Aktivatorbindning till reglerande sekvenserRedigera

I spåren i DNA:s dubbelspiral exponeras basparens funktionella grupper. DNA-sekvensen skapar således ett unikt mönster av ytfunktioner, inklusive områden med möjliga vätebindningar, jonbindningar och hydrofoba interaktioner. Aktivatorer har också unika sekvenser av aminosyror med sidokedjor som kan interagera med de funktionella grupperna i DNA. Mönstret av aminosyrasidekedjor som utgör ett aktivatorprotein kommer således att komplettera ytegenskaperna hos den specifika DNA-regulatoriska sekvensen som det är utformat för att binda till. De komplementära interaktionerna mellan aminosyrorna i aktivatorproteinet och de funktionella grupperna i DNA skapar en ”exakt passande” specificitet mellan aktivatorn och dess regulatoriska DNA-sekvens.

De flesta aktivatorer binder till de större spåren i dubbelhelixen, eftersom dessa områden tenderar att vara bredare, men det finns en del som binder till de mindre spåren.

Aktivatorernas bindningsställen kan vara belägna mycket nära promotorn eller många baspar bort. Om den regulatoriska sekvensen ligger långt bort kommer DNA:t att slinga sig självt (DNA-slinga) för att den bundna aktivatorn ska kunna interagera med transkriptionsmaskineriet vid promotorplatsen.

I prokaryoter kan flera gener transkriberas tillsammans (operon), och därmed styras under samma regulatoriska sekvens. I eukaryoter tenderar gener att transkriberas individuellt, och varje gen styrs av sina egna regleringssekvenser. Regulatoriska sekvenser där aktivatorer binder finns vanligen uppströms från promotorn, men de kan också finnas nedströms eller till och med inom introner i eukaryoter.

Funktioner för att öka gentranskriptionenRedigera

Aktivatorns bindning till sin regulatoriska sekvens främjar gentranskriptionen genom att möjliggöra RNA-polymerasaktivitet. Detta sker genom olika mekanismer, till exempel genom att rekrytera transkriptionsmaskineriet till promotorn och utlösa RNA-polymeras för att fortsätta i elongation.

RekryteringEdit

Aktivatorstyrda gener kräver att aktivatorer binds till regulatoriska platser för att kunna rekrytera det nödvändiga transkriptionsmaskineriet till promotorregionen.

Aktivatorers interaktioner med RNA-polymeras är mestadels direkta hos prokaryoter och indirekta hos eukaryoter. I prokaryoter tenderar aktivatorer att ta kontakt med RNA-polymeraset direkt för att hjälpa till att binda det till promotorn. I eukaryoter interagerar aktivatorer oftast med andra proteiner, och det är sedan dessa proteiner som interagerar med RNA-polymeraset.

ProkaryoterRedigera

I prokaryoter har gener som styrs av aktivatorer promotorer som inte kan binda starkt till RNA-polymeraset av sig själva. Därför hjälper aktivatorproteiner till att främja RNA-polymerasets bindning till promotorn. Detta sker genom olika mekanismer. Aktivatorer kan böja DNA för att bättre exponera promotorn så att RNA-polymeraset kan binda mer effektivt. Aktivatorer kan ta direkt kontakt med RNA-polymeraset och fästa det vid promotorn.

EukaryoterRedigera

I eukaryoter har aktivatorer en mängd olika målmolekyler som de kan rekrytera för att främja gentranskription. De kan rekrytera andra transkriptionsfaktorer och kofaktorer som behövs vid initiering av transkriptionen.

Aktivatorer kan rekrytera molekyler som kallas koaktivatorer. Dessa koaktivatormolekyler kan då utföra funktioner som är nödvändiga för att påbörja transkriptionen i stället för själva aktivatorerna, t.ex. kromatinmodifieringar.

DNA är mycket mer kondenserat i eukaryoter; därför tenderar aktivatorer att rekrytera proteiner som kan omstrukturera kromatinet så att promotorn blir mer lättillgänglig för transkriptionsmaskineriet. Vissa proteiner omorganiserar nukleosomernas utformning längs DNA för att exponera promotorplatsen (ATP-beroende kromatinremodelleringskomplex). Andra proteiner påverkar bindningen mellan histoner och DNA via posttranslationella histonmodifieringar, vilket gör att DNA som är tätt insvept i nukleosomer kan lossna.

Alla dessa rekryterade molekyler arbetar tillsammans för att i slutändan rekrytera RNA-polymeraset till promotorplatsen.

Frigörelse av RNA-polymerasEdit

Aktivatorer kan främja gentranskription genom att signalera till RNA-polymeraset att röra sig bortom promotorn och fortsätta längs DNA:t, vilket initierar början av transkriptionen. RNA-polymeraset kan ibland stanna upp strax efter att transkriptionen påbörjats, och aktivatorer krävs för att frigöra RNA-polymeraset från detta ”avstannade” tillstånd. Det finns flera mekanismer för att frigöra dessa ”avstannade” RNA-polymeraser. Aktivatorer kan fungera helt enkelt som en signal för att utlösa RNA-polymerasets fortsatta rörelse. Om DNA:t är för kondenserat för att RNA-polymeraset ska kunna fortsätta transkriptionen kan aktivatorer rekrytera proteiner som kan omstrukturera DNA:t så att eventuella blockeringar avlägsnas. Aktivatorer kan också främja rekryteringen av förlängningsfaktorer, som är nödvändiga för att RNA-polymeraset ska kunna fortsätta transkriptionen.

Reglering av aktivatorerRedigera

Det finns olika sätt att reglera aktivatorernas aktivitet i sig själva, för att se till att aktivatorerna stimulerar gentranskriptionen vid lämpliga tidpunkter och nivåer. Aktivatoraktiviteten kan öka eller minska som svar på miljöstimuli eller andra intracellulära signaler.

Aktivering av aktivatorproteinerEdit

Aktivatorer måste ofta ”slås på” innan de kan främja gentranskription. Aktivatorernas aktivitet styrs av aktivatorns förmåga att binda till sin regulatoriska plats längs DNA:t. Aktivatorns DNA-bindningsdomän har en aktiv form och en inaktiv form, som styrs av bindningen av molekyler som kallas allosteriska effektorer till aktivatorns allosteriska plats.

Aktivatorer i sin inaktiva form är inte bundna till några allosteriska effektorer. När aktivatorn är inaktiv kan den inte binda till sin specifika reglerande sekvens i DNA och har därför ingen reglerande effekt på genernas transkription.

När en allosterisk effektor binder till den allosteriska platsen hos en aktivator sker en konformationsförändring i den DNA-bindande domänen, vilket gör det möjligt för proteinet att binda till DNA och öka genernas transkription.

Posttranslationella modifieringarRedigera

Vissa aktivatorer kan genomgå posttranslationella modifieringar som påverkar deras aktivitet i en cell. Processer som fosforylering, acetylering och ubiquitinering, bland annat, har setts reglera aktivatorers aktivitet. Beroende på vilken kemisk grupp som läggs till och vilken typ av aktivator det är, kan posttranslationella modifieringar antingen öka eller minska aktivatorns aktivitet. Acetylering har t.ex. visat sig öka aktiviteten hos vissa aktivatorer genom mekanismer som t.ex. ökad DNA-bindningsaffinitet. Å andra sidan minskar ubiquitinering aktivatorers aktivitet, eftersom ubiquitin markerar proteiner för nedbrytning efter att de har utfört sina respektive funktioner.

SynergyEdit

I prokaryoter kan ett ensamt aktivatorprotein främja transkription. I eukaryoter samlas vanligtvis mer än en aktivator vid bindningsstället och bildar ett komplex som verkar för att främja transkriptionen. Dessa aktivatorer binder kooperativt vid bindningsstället, vilket innebär att bindningen av en aktivator ökar ställets affinitet för att binda en annan aktivator (eller i vissa fall en annan transkriptionsregulator) vilket gör det lättare för flera aktivatorer att binda vid platsen. I dessa fall interagerar aktivatorerna med varandra på ett synergistiskt sätt, vilket innebär att den transkriptionshastighet som uppnås genom att flera aktivatorer arbetar tillsammans är mycket högre än de additiva effekterna av aktivatorerna om de arbetar individuellt.