Промотор (генетика)

Во генетиката, промотор е регион на ДНК што доведува до започнување на транскрипцијата на одреден ген. Промотори се наоѓаат во близина на почетните места на транскрипција на гените, возводно на ДНК (кон 5' регионот на сенс веригата). Промотори можат да бидат долги околу 100-1000 базни парови (бп).^[1]

Преглед

За да се одвива процесот на транскрипција, ензимот РНК-полимераза мора да се прикачи на ДНК во близина на генот. Промоторите содржат специфични ДНК-низи кои обезбедуваат безбедно почетно место за врзување на РНК-полимеразата и за белковини наречени транскрипциони фактори кои ја регрутираат РНК-полимеразата. Овие транскрипциони фактори имаат посебни активаторни или репресорни низи кои се поврзуваат за одредени промотори и ја регулираат генската експресија.

Кај бактериите: Промоторот е препознаен од страна на РНК-полимеразата и сигма факторот, кои, пак, најчесто се привлечени кон промоторот кога активаторна белковина ќе се врзе за своето врзувачко место на ДНК.
Кај еукариотите: Процесот е многу покомплициран, и најмалку седум различни фактори се потребни за врзување на РНК-полимераза II за промоторот.

Промоторите претставуваат критични елементи кои можат да функционираат заедно со други регулаторни региони (засилувачи, пригушувачи, гранични елементи/инсулатори) за да се регулира нивото на транскрипцијата на одреден ген. Индукцијата на промоторот настанува како резултат на промените во изобилството или конформацијата на регулаторните белковини во клетката, кои овозможуваат да активирачките транскрипциони фактори ја регрутираат РНК-полимеразата.^[2]^[3]

Идентификација на релативната локација

Бидејќи промоторите се наоѓаат во непосредна близина на нивните гени, позициите во промоторот се назначени во однос на почетната позиција за транскрипција (позициите возводно се обележуваат со негативни броеви, броејќи наназад од -1, на пример -100 е позиција која се наоѓа 100 базни парови возводно од почетното место за транскрипција).

Релативна локација во клеточното јадро

Во клеточното јадро, се чини дека промотори се преференцијално дистрибуирани по работ на хромозомски територии, веројатно за да биде овозможена коекспресија на гени кои се наоѓаат на различни хромозоми.^[4] Исто така, кај човекот, промотерите покажуваат одредени структурни одлики карактеристични за секој хромозом.

Елементи

Еукариотски

Главен промотор – минималниот дел од промоторот кој е потребен за правилно да се иницира транскрипцијата.^[5]
- Ги вклучува почетното место на транскрипција и елементите директно возводно
- Врзувачко место за РНК-полимеразата
  - РНК-полимераза l: врши транскрипција на гените кои ги кодираат 18S, 5.8 S и 28S рибозомните РНК молекули.
  - РНК-полимераза II: врши транскрипција на гени кои кодираат информациски РНК молекули и одредени мали јадрени РНК молекули и микроРНК молекули.
  - РНК-полимераза III: врши транскрипција на гени кои кодираат транспортни РНК молекули, 5s рибозомни РНК молекули и други мали РНК молекули.
- Општи врзувачки места за транскрипционите фактори, на пр TATA кутијата и Б препознавачкиот елемент.
- Може да бидат присутни многу други елементи/мотиви. Не постојат „универзални елементи“ кои се наоѓаат во секој главен промотор.^[6]
Непосреден промотор – непосредната низа возводно од генот која содржи примарни регулаторни елементи.
- Околу 250 базни парови возводно од почетното место на транскрипција.
- Врзувачко место за специфични транскрипциони фактори.
Далечен промотор – далечната низа возводно од генот која може да содржи дополнителни регулаторни елементи, често со послабо влијание од непосредниот промотор.
- Не ги вклучува засилувачите и другите регулаторни региони чие влијание е независно од позицијата и ориентацијата.
- Врзувачко место за специфични транскрипциони фактори.

Бактериски

Кај бактериите, промоторот содржи две кратки низа кои се наоѓаат околу 10 нуклеотиди и околу 35 нуклеотиди возводно од почетното место на транскрипција.

Низата на -10 (-10 елементот) има консензус низа TATAAT.
Низата на -35 (-35 елементот) има консензус низа TTGACA.
Оптимално растојание помеѓу -35 и -10 елементите изнесува 17 базни парови.
Некои промотори содржат една или повеќе возводни промоторни елементи,^[7] со консензус низа 5'-AAAAAARNR-3' кога се наоѓа во -42 регионот; и консензус низа 5'-AWWWWWTTTTT-3' кога се наоѓа во -52 регионот; W = A или T; R = A или G; N = било која база).^[8]

Горенаведените промоторни низи биваат препознаени само од страна на холоензимот на РНК-полимеразата кој го содржи сигма-70. Холоензимите на РНК-полимеразата кои содржат други сигма фактори препознаваат различни главни промоторни низи.

<-- возводно                                                                 низводно -->
5'-XXXXXXXPPPPPPXXXXXXPPPPPPXXXXGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGXXXX-3'
           -35        -10        Ген

Веројатност за присуство на секој од нуклеотидите

 за -10 низа
 Т   А   Т   А   А   Т
77% 76% 60% 61% 56% 82%

 за -35 низа
 T   T   G   A   C   A
69% 79% 61% 56% 54% 54%

Поврзано

Наводи

↑ „Analysis of Biological Networks: Transcriptional Networks – Promoter Sequence Analysis“ (PDF). Tel Aviv University. Посетено на 30 December 2012.
↑ Chromatin remodeling: from transcription to cancer.Cancer Genet. 2014 Sep;207(9):352-7.
↑ Promoter organization of the interferon-A genes differentially affects virus-induced expression and responsiveness to TBK1 and IKKepsilon. J Biol Chem. 2006 Feb 24;281(8):4856-66.
↑ „Gene promoters show chromosome-specificity and reveal chromosome territories in humans“. BMC Genomics. 14 (278): 278. April 2013. doi:10.1186/1471-2164-14-278. PMC 3668249. PMID 23617842.
↑ „The RNA polymerase II core promoter“. Annual Review of Biochemistry. 72: 449–79. 2003. doi:10.1146/annurev.biochem.72.121801.161520. PMID 12651739.
↑ „Regulation of gene expression via the core promoter and the basal transcriptional machinery“. Developmental Biology. 339 (2): 225–9. March 2010. doi:10.1016/j.ydbio.2009.08.009. PMC 2830304. PMID 19682982.
↑ „A third recognition element in bacterial promoters: DNA binding by the alpha subunit of RNA polymerase“. Science. 262 (5138): 1407–13. November 1993. Bibcode:1993Sci...262.1407R. doi:10.1126/science.8248780. PMID 8248780.
↑ „Bacterial promoter architecture: subsite structure of UP elements and interactions with the carboxy-terminal domain of the RNA polymerase alpha subunit“. Genes & Development. 13 (16): 2134–47. August 1999. doi:10.1101/gad.13.16.2134. PMC 316962. PMID 10465790.

[1] „Analysis of Biological Networks: Transcriptional Networks – Promoter Sequence Analysis“ (PDF). Tel Aviv University. Посетено на 30 December 2012.

[2] Chromatin remodeling: from transcription to cancer.Cancer Genet. 2014 Sep;207(9):352-7.

[3] Promoter organization of the interferon-A genes differentially affects virus-induced expression and responsiveness to TBK1 and IKKepsilon. J Biol Chem. 2006 Feb 24;281(8):4856-66.

[Gagniuc-4] „Gene promoters show chromosome-specificity and reveal chromosome territories in humans“. BMC Genomics. 14 (278): 278. April 2013. doi:10.1186/1471-2164-14-278. PMC 3668249. PMID 23617842.

[Smale2003-5] „The RNA polymerase II core promoter“. Annual Review of Biochemistry. 72: 449–79. 2003. doi:10.1146/annurev.biochem.72.121801.161520. PMID 12651739.

[pmid19682982-6] „Regulation of gene expression via the core promoter and the basal transcriptional machinery“. Developmental Biology. 339 (2): 225–9. March 2010. doi:10.1016/j.ydbio.2009.08.009. PMC 2830304. PMID 19682982.

[Ross_1998-7] „A third recognition element in bacterial promoters: DNA binding by the alpha subunit of RNA polymerase“. Science. 262 (5138): 1407–13. November 1993. Bibcode:1993Sci...262.1407R. doi:10.1126/science.8248780. PMID 8248780.

[8] „Bacterial promoter architecture: subsite structure of UP elements and interactions with the carboxy-terminal domain of the RNA polymerase alpha subunit“. Genes & Development. 13 (16): 2134–47. August 1999. doi:10.1101/gad.13.16.2134. PMC 316962. PMID 10465790.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]