Legătura activatorului cu secvențele reglatoareEdit

În interiorul șanțurilor dublei helixuri a ADN-ului, sunt expuse grupele funcționale ale perechilor de baze. Secvența ADN-ului creează astfel un model unic de caracteristici de suprafață, inclusiv zone de posibile legături de hidrogen, legături ionice, precum și interacțiuni hidrofobe. Activatorii au, de asemenea, secvențe unice de aminoacizi cu lanțuri laterale care sunt capabile să interacționeze cu grupurile funcționale din ADN. Astfel, modelul lanțurilor laterale de aminoacizi care alcătuiesc o proteină activatoare va fi complementar cu caracteristicile de suprafață ale secvenței specifice de reglementare a ADN-ului de care a fost concepută să se lege. Interacțiunile complementare dintre aminoacizii proteinei activatoare și grupurile funcționale ale ADN-ului creează o specificitate de „potrivire exactă” între activator și secvența sa reglatoare de ADN.

Cei mai mulți activatori se leagă de canelurile majore ale dublei helixuri, deoarece aceste zone tind să fie mai largi, dar există unii care se vor lega de canelurile minore.

Locurile de legare a activatorului pot fi situate foarte aproape de promotor sau la numeroase perechi de baze distanță. Dacă secvența de reglare este localizată departe, ADN-ul va face o buclă asupra lui însuși (DNA looping) pentru ca activatorul legat să interacționeze cu mașinăria de transcripție de la situsul promotor.

La procariote, mai multe gene pot fi transcrise împreună (operon) și sunt astfel controlate sub aceeași secvență de reglare. La eucariote, genele tind să fie transcrise individual, iar fiecare genă este controlată de propriile secvențe de reglare. Secvențele de reglare la care se leagă activatorii se găsesc de obicei în amonte de promotor, dar se pot găsi și în aval sau chiar în interiorul intronilor la eucariote.

Funcții de creștere a transcrierii genelorEdit

Legăturarea activatorului la secvența sa de reglare promovează transcrierea genelor prin activarea activității ARN polimerazei. Acest lucru se realizează prin diverse mecanisme, cum ar fi recrutarea mașinăriei de transcriere la promotor și declanșarea ARN polimerazei pentru a continua în elongație.

RecrutareEdit

Genele controlate de activatori necesită legarea activatorilor la situsurile de reglementare pentru a recruta mașinăria de transcriere necesară în regiunea promotoare.

Interacțiunile activatorului cu ARN polimeraza sunt în principal directe la procariote și indirecte la eucariote. La procariote, activatorii au tendința de a intra în contact direct cu ARN polimeraza pentru a ajuta la legarea acesteia la promotor. La eucariote, activatorii interacționează mai ales cu alte proteine, iar aceste proteine vor fi apoi cele care vor interacționa cu ARN-polimeraza.

ProcarioteEdit

La procariote, genele controlate de activatori au promotori care nu se pot lega puternic de ARN-polimeraza prin ei înșiși. Astfel, proteinele activatoare ajută la promovarea legării ARN polimerazei la promotor. Acest lucru se realizează prin diverse mecanisme. Activatorii pot îndoi ADN-ul pentru a expune mai bine promotorul, astfel încât ARN polimeraza să se poată lega mai eficient. Activatorii pot intra în contact direct cu ARN polimeraza și o pot fixa la promotor.

EucarioteEdit

La eucariote, activatorii au o varietate de molecule țintă diferite pe care le pot recruta pentru a promova transcrierea genelor. Ei pot recruta alți factori de transcripție și cofactori care sunt necesari în inițierea transcripției.

Activatorii pot recruta molecule cunoscute sub numele de coactivatori. Aceste molecule coactivatoare pot îndeplini apoi funcțiile necesare pentru începerea transcripției în locul activatorilor înșiși, cum ar fi modificările de cromatină.

ADN-ul este mult mai condensat la eucariote; astfel, activatorii tind să recruteze proteine care sunt capabile să restructureze cromatina astfel încât promotorul să fie mai ușor accesibil de către mașinăria de transcripție. Unele proteine vor rearanja dispunerea nucleozomilor de-a lungul ADN-ului pentru a expune situsul promotor (complexe de remodelare a cromatinei dependente de ATP). Alte proteine afectează legătura dintre histone și ADN prin intermediul modificărilor histonice post-translaționale, permițând ca ADN-ul strâns înfășurat în nucleozomi să se slăbească.

Toate aceste molecule recrutate lucrează împreună pentru a recruta în cele din urmă ARN polimeraza la situsul promotor.

Eliberarea ARN polimerazeiEdit

Activatorii pot promova transcrierea genei prin semnalarea ARN polimerazei să se deplaseze dincolo de promotor și să înainteze de-a lungul ADN-ului, inițiind începutul transcripției. Uneori, ARN-polimeraza se poate opri la scurt timp după începerea transcripției, iar activatorii sunt necesari pentru a elibera ARN-polimeraza din această stare de „stagnare”. Există mai multe mecanisme de eliberare a acestor ARN polimeraze „blocate”. Activatorii pot acționa pur și simplu ca un semnal pentru a declanșa mișcarea continuă a ARN polimerazei. În cazul în care ADN-ul este prea condensat pentru a permite ARN-polimerazei să continue transcrierea, activatorii pot recruta proteine care pot restructura ADN-ul astfel încât orice blocaj să fie eliminat. De asemenea, activatorii pot promova recrutarea factorilor de alungire, care sunt necesari pentru ca ARN-polimeraza să continue transcrierea.

Reglarea activatorilorEdit

Există diferite moduri în care poate fi reglată activitatea activatorilor înșiși, pentru a se asigura că activatorii stimulează transcrierea genelor la momentele și nivelurile adecvate. Activitatea activatorilor poate crește sau scădea ca răspuns la stimuli de mediu sau la alte semnale intracelulare.

Activarea proteinelor activatoareEdit

De multe ori, activatorii trebuie să fie „porniți” înainte de a putea promova transcrierea genelor. Activitatea activatorilor este controlată de capacitatea activatorului de a se lega de situsul său reglator de-a lungul ADN-ului. Domeniul de legare la ADN al activatorului are o formă activă și o formă inactivă, care sunt controlate prin legarea unor molecule cunoscute sub numele de efectori alosterici la situsul alosteric al activatorului.

Activatorii în forma lor inactivă nu sunt legați de niciun efector alosteric. Atunci când este inactiv, activatorul este incapabil să se lege de secvența sa specifică de reglare din ADN și, prin urmare, nu are niciun efect de reglare asupra transcrierii genelor.

Când un efector alosteric se leagă de situsul alosteric al unui activator, are loc o modificare conformațională în domeniul de legare la ADN, ceea ce permite proteinei să se lege de ADN și să crească transcrierea genelor.

Modificări posttraducționaleEdit

Câțiva activatori sunt capabili să sufere modificări posttraducționale care au un efect asupra activității lor în cadrul unei celule. Procese precum fosforilarea, acetilarea și ubiquitinarea, printre altele, au fost observate pentru a regla activitatea activatorilor. În funcție de grupul chimic care este adăugat, precum și de natura activatorului în sine, modificările post-traducționale pot crește sau diminua activitatea unui activator. De exemplu, s-a observat că acetilarea crește activitatea unor activatori prin mecanisme precum creșterea afinității de legare la ADN. Pe de altă parte, ubiquitinarea scade activitatea activatorilor, deoarece ubiquitina marchează proteinele pentru degradare după ce acestea și-au îndeplinit funcțiile respective.

SynergyEdit

În procariote, o proteină activatoare solitară este capabilă să promoveze transcripția. La eucariote, de obicei, mai mulți activatori se adună la locul de legare, formând un complex care acționează pentru a promova transcripția. Acești activatori se leagă în mod cooperativ la situsul de legare, ceea ce înseamnă că legarea unui activator crește afinitatea situsului de a lega un alt activator (sau, în unele cazuri, un alt regulator transcripțional), facilitând astfel legarea mai multor activatori la situsul respectiv. În aceste cazuri, activatorii interacționează unul cu celălalt în mod sinergic, ceea ce înseamnă că rata de transcriere care este obținută de activatorii multipli care lucrează împreună este mult mai mare decât efectele aditive ale activatorilor dacă aceștia ar lucra individual.

.