Aktivátor kötődése szabályozó szekvenciákhozSzerkesztés

A DNS kettős spirál barázdáiban a bázispárok funkcionális csoportjai vannak kitéve. A DNS szekvenciája így a felületi jellemzők egyedi mintázatát hozza létre, beleértve a lehetséges hidrogénkötések, ionos kötések, valamint hidrofób kölcsönhatások területeit. Az aktivátorok szintén egyedi szekvenciájú aminosavak oldalláncokkal rendelkeznek, amelyek képesek kölcsönhatásba lépni a DNS funkcionális csoportjaival. Így az aktivátorfehérjét alkotó aminosav-oldalláncok mintázata kiegészíti annak a speciális DNS szabályozó szekvenciának a felületi jellemzőit, amelyhez való kötődésre tervezték. Az aktivátorfehérje aminosavai és a DNS funkcionális csoportjai közötti komplementer kölcsönhatások “pontosan illeszkedő” specifitást hoznak létre az aktivátor és a szabályozó DNS-szekvencia között.

A legtöbb aktivátor a kettős spirál nagy barázdáihoz kötődik, mivel ezek a területek általában szélesebbek, de vannak olyanok is, amelyek a kis barázdákhoz kötődnek.

Az aktivátor-kötőhelyek elhelyezkedhetnek nagyon közel a promóterhez vagy számos bázispárral távolabb. Ha a szabályozó szekvencia távol helyezkedik el, a DNS hurokba kerül önmagán (DNS-hurkolás), hogy a megkötött aktivátor kölcsönhatásba léphessen a promóter helyén lévő transzkripciós gépezettel.

A prokariótákban több gén is átíródhat együtt (operon), és így ugyanazon szabályozó szekvencia irányítja őket. Az eukariótákban a gének általában külön-külön íródnak át, és minden gént saját szabályozó szekvencia vezérel. Azok a szabályozó szekvenciák, amelyekhez az aktivátorok kötődnek, általában a promótertől felfelé találhatók, de eukariótákban a promótertől lefelé vagy akár intronokban is megtalálhatók.

A génátírást fokozó funkciókSzerkesztés

Az aktivátor kötődése a szabályozó szekvenciához elősegíti a génátírást az RNS-polimeráz aktivitásának lehetővé tételével. Ez különböző mechanizmusokon keresztül történik, mint például a transzkripciós gépezet toborzása a promóterhez és az RNS-polimeráz elindítása az elongáció folytatására.

RecruitmentEdit

Az aktivátorvezérelt géneknek szükségük van az aktivátorok kötődésére a szabályozó helyekhez, hogy a szükséges transzkripciós gépezetet a promóter régióhoz toborozzák.

A prokariótákban az aktivátor és az RNS-polimeráz közötti kölcsönhatások többnyire közvetlenek, eukariótákban közvetettek. Prokariótákban az aktivátorok általában közvetlenül lépnek kapcsolatba az RNS-polimerázzal, hogy segítsék annak a promóterhez való kötődését. Az eukariótákban az aktivátorok többnyire más fehérjékkel lépnek kölcsönhatásba, és ezek a fehérjék lesznek azok, amelyek kölcsönhatásba lépnek az RNS-polimerázzal.

ProkariótákSzerkesztés

A prokariótákban az aktivátorok által vezérelt gének promóterei önmagukban nem képesek erősen kötődni az RNS-polimerázhoz. Így az aktivátorfehérjék segítenek elősegíteni az RNS-polimeráznak a promóterhez való kötődését. Ez különböző mechanizmusokon keresztül történik. Az aktivátorok meghajlíthatják a DNS-t, hogy jobban feltárják a promótert, így az RNS-polimeráz hatékonyabban tud kötődni. Az aktivátorok közvetlen kapcsolatba léphetnek az RNS-polimerázzal, és rögzíthetik azt a promóterhez.

EukariótákSzerkesztés

Az eukariótákban az aktivátoroknak számos különböző célmolekulájuk van, amelyeket a génátírás elősegítése érdekében toborozhatnak. Rekrutálhatnak más transzkripciós faktorokat és kofaktorokat, amelyek szükségesek a transzkripció beindításához.

Az aktivátorok rekrutálhatnak koaktivátoroknak nevezett molekulákat. Ezek a koaktivátor molekulák aztán maguk az aktivátorok helyett is képesek ellátni a transzkripció megkezdéséhez szükséges funkciókat, például a kromatin módosítását.

A DNS az eukariótákban sokkal tömörebb; ezért az aktivátorok általában olyan fehérjéket toboroznak, amelyek képesek a kromatin átstrukturálására, hogy a promóter könnyebben elérhető legyen a transzkripciós gépezet számára. Egyes fehérjék átrendezik a nukleoszómák elrendezését a DNS mentén annak érdekében, hogy a promóter helye láthatóvá váljon (ATP-függő kromatin átalakító komplexek). Más fehérjék poszttranszlációs hisztonmódosításokon keresztül befolyásolják a hisztonok és a DNS közötti kötődést, lehetővé téve a nukleoszómákba szorosan beburkolt DNS lazulását.

Az összes ilyen rekrutált molekula együtt dolgozik annak érdekében, hogy végül az RNS-polimerázt a promóterhelyre rekrutálja.

Az RNS-polimeráz felszabadulásaSzerkesztés

Az aktivátorok elősegíthetik a génátírást azáltal, hogy jelzik az RNS-polimeráznak, hogy mozogjon a promóteren túlra és haladjon a DNS mentén, elindítva az átírás kezdetét. Az RNS-polimeráz néha röviddel az átírás megkezdése után megállhat, és az aktivátorok szükségesek ahhoz, hogy az RNS-polimerázt felszabadítsák ebből a “megrekedt” állapotból. Többféle mechanizmus létezik ezeknek a “megrekedt” RNS-polimerázoknak a felszabadítására. Az aktivátorok egyszerűen jelként szolgálhatnak az RNS-polimeráz további mozgásának beindítására. Ha a DNS túlságosan tömörül ahhoz, hogy az RNS-polimeráz folytatni tudja a transzkripciót, az aktivátorok olyan fehérjéket toborozhatnak, amelyek képesek átstrukturálni a DNS-t, hogy a blokkok megszűnjenek. Az aktivátorok elősegíthetik az elongációs faktorok toborzását is, amelyek szükségesek ahhoz, hogy az RNS-polimeráz folytatni tudja az átírást.

Az aktivátorok szabályozásaSzerkesztés

Az aktivátorok aktivitása különböző módon szabályozható annak érdekében, hogy az aktivátorok a megfelelő időben és szinten stimulálják a génátírást. Az aktivátorok aktivitása növekedhet vagy csökkenhet környezeti ingerekre vagy egyéb intracelluláris jelekre adott válaszként.

Az aktivátorfehérjék aktiválásaSzerkesztés

Az aktivátorokat gyakran “be kell kapcsolni”, mielőtt elősegíthetnék a génátírást. Az aktivátorok aktivitását az szabályozza, hogy az aktivátor képes-e a DNS mentén elhelyezkedő szabályozó helyéhez kötődni. Az aktivátor DNS-kötő doménjének van egy aktív és egy inaktív formája, amelyeket az alloszterikus effektoroknak nevezett molekuláknak az aktivátor alloszterikus helyéhez való kötődése szabályoz.

Az inaktív formájú aktivátorok nem kötődnek semmilyen alloszterikus effektorhoz. Inaktív állapotban az aktivátor nem képes a DNS-ben lévő specifikus szabályozó szekvenciához kötődni, és így nincs szabályozó hatása a gének átírására.

Amikor egy alloszterikus effektor kötődik az aktivátor alloszterikus helyéhez, a DNS-kötő doménben konformációs változás következik be, ami lehetővé teszi a fehérje számára a DNS-hez való kötődést és a génátírás fokozását.

Poszttranszlációs módosításokSzerkesztés

Egyes aktivátorok képesek olyan poszttranszlációs módosításokon keresztülmenni, amelyek hatással vannak a sejten belüli aktivitásukra. Többek között olyan folyamatok, mint a foszforiláció, acetiláció és ubikvitináció, szabályozzák az aktivátorok aktivitását. A hozzáadott kémiai csoporttól, valamint magának az aktivátornak a természetétől függően a poszt-transzlációs módosítások növelhetik vagy csökkenthetik az aktivátor aktivitását. Az acetilálás például egyes aktivátorok aktivitását olyan mechanizmusok révén növeli, mint például a DNS-kötési affinitás növelése. Másrészt az ubikvitináció csökkenti az aktivátorok aktivitását, mivel az ubikvitin a fehérjéket lebontásra jelöli, miután azok elvégezték a megfelelő funkciójukat.

SynergyEdit

A prokariótákban egy magányos aktivátorfehérje képes elősegíteni a transzkripciót. Az eukariótákban általában egynél több aktivátor gyűlik össze a kötőhelyen, komplexet alkotva, amely a transzkripciót elősegíti. Ezek az aktivátorok kooperatív módon kötődnek a kötőhelyen, ami azt jelenti, hogy az egyik aktivátor kötődése növeli a kötőhely affinitását egy másik aktivátor (vagy bizonyos esetekben egy másik transzkripciós szabályozó) kötődéséhez, így megkönnyítve több aktivátor kötődését a kötőhelyen. Ezekben az esetekben az aktivátorok szinergikusan hatnak egymásra, ami azt jelenti, hogy a több aktivátor együttes működése által elért transzkripciós sebesség sokkal nagyobb, mint az aktivátorok additív hatása, ha külön-külön működnének.