Функциональные домены факторов транскрипции

 

Домен	Функция	Факторы, содержащие домен	Примечание
Гомеобокс (гомеодомен)	Связывание ДНК	Гомеозисные гены Drosophila и других организмов	Взаимодействие с ДНК посредством домена "спираль–поворот–спираль"
POU	То же	Белки Oct-1, Oct-2, Pit-1 млекопитающих; ген unc-86 нематод	Родственные гомеодоменам
Цистеин-гистидиновые "цинковые пальцы"	«	Белки TFIIIA, Kruppel, Sp1 и т.д.	Множественные копии домена "цинковые пальцы"
Цистеин-цистеиновые "цинковые пальцы"	«	Семейство рецепторов тиреоидных/стероидных гормонов	Одна пара "цинковых пальцев"; родственные мотивы имеются у E1A аденовирусов и GAL4 дрожжей
Основный элемент	«	Белки C/EBP, c-Fos, c-Jun, GCN4	Часто обнаруживают с доменами "цинковые пальцы", "спираль–поворот–спираль" или с ними вместе
"Лейциновая застежка"	Димеризация белков	Белки C/EBP, c-Fos, c‑Jun, GC4N, c-Myc	Опосредуют димеризацию, необходимую для связывания ДНК соседними доменами

 

Таблица I.13 (окончание)

Домен	Функция	Факторы, содержащие домен	Примечание
Спираль–поворот–спираль	То же	Белки с-Myc, MyoD дрозофилы; E12, E47 животных	То же
Амфипатическая кислая a-спираль	Активация генов	Дрожжевые белки GCN4, GAL4; рецепторы тиреоидных /стероидных гормонов	Прямое взаимодействие с белком TFIID
Область, обогащенная Gln	То же	Белок Sp1	Имеются гомологичные участки в белках Oct-1, Oct-2, Ap-2
Область, обогащенная Pro	«	Белок CTF/NF1	Имеются гомологичные участки в белках Oct-2, Ap-2, c-Jun

связывающий домен, домен, участвующий в связывании гормона, а также домены, необходимые для активации транскрипции. В отличие от этого белок VP16 вириона вируса простого герпеса содержит активирующий участок полипептидной цепи, однако в нем отсутствует ДНК-связывающий домен. Белок VP16 образует специфический комплекс с клеточным ДНК-связывающим белком Oct-1, после чего происходят взаимодействие комплекса с ДНК и активация транскрипции. Таким образом, в этом случае ДНК-связывающий и активирующий домены комплексного фактора транскрипции локализованы в разных полипептидных цепях.

Сравнение структур активирующих доменов различных факторов транскрипции показало, что хотя подобные домены не обладают выраженной гомологией, все они обогащены кислыми аминокислотами. Эти аминокислотные остатки организованы таким образом, что образуют амфипатическую a-спираль, в которой все отрицательно заряженные остатки аминокислот расположены на поверхности спирали. Для подтверждения важной роли данной структуры в активации транскрипции пептид, образующий "кислую" (обогащенную остатками Asp, Glu) амфипатическую a-спираль, генно-инженерными методами соединяли с ДНК-связывающим доменом дрожжевого фактора транскрипции GAL4. Такой гибридный белок приобретал способность активировать транскрипцию. Однако этого не происходило, если с ДНК-связывающим доменом соединяли пептид, образующий неамфипатическую a-спираль, в которой те же самые аминокислотные остатки были расположены случайным образом (рис. I.27). Хотя такие кислые активирующие домены обнаружены у многих активаторов транскрипции разных организмов (от дрожжей до человека), описаны и другие домены, выполняющие аналогичную функцию. Так, активирующий домен фактора Sp1 содержит участок, обогащенный остатками Gln. Однако в соответствующем домене факторов CTF/NF1 преобладают остатки Pro. Такие Pro- и Gln-богатые участки обнаружены и у других факторов транскрипции. Следовательно, данная структура факторов транскрипции не является исключением.

В настоящее время становится все более очевидным, что различные активирующие домены осуществляют стимуляцию транскрипции с участием других белковых факторов, хотя тот же самый эффект может достигаться и путем непосредственного их взаимодействия с РНК-полимеразой II. В частности, действие кислого активирующего домена опосредовано фактором TFIID, связывающим TATA-последовательность промоторных участков ДНК. Например, соединение дрожжевого фактора транскрипции GAL4 и фактора млекопитающих ATF со своими специфическими последовательностями в регулируемых промоторах меняют конформацию уже связанного с этим промотором фактора TFIID таким образом, что последний начинает контактировать не только с самим TATA-боксом, но и с последовательностью нуклеотидов вблизи точки инициации транскрипции. Как было упомянуто выше, такое изменение конформации фактора TFIID необходимо для вхождения в стабильный транскрипционный комплекс других факторов, в частности TFIIC и TFIIE, а также и самой РНК-полимеразы. Следовательно, специфические участки полипептидных цепей факторов транскрипции осуществляют свое активирующее действие и путем изменения конформации других факторов, связанных с промотором, что обеспечивает дальнейшую сборку стабильных транскрипционных комплексов.

Генетический контроль активности факторов транскрипции. Первичная роль многих факторов транскрипции заключается в активации некоторых групп генов в определенных тканях в ответ на поступление специфических сигналов, например как следствие действия стероидных гормонов. Для достижения данной цели конкретные факторы транскрипции должны быть активны только в строго детерминированных тканях или в ответ на появление соответствующего сигнала. Включение фактора транскрипции в каскад этих реакций может быть достигнуто путем тканеспецифического синтеза соответствующего белка или регулируемой активации белка-предшественника в определенном месте и в заданное время (рис. I.28).

Регуляция на уровне биосинтеза факторов транскрипции. Для многих регуляторных белков биосинтез ограничен клетками строго определенных типов. Например, октамерсвязывающий белок Oct-2, участвующий в активации экспрессии генов иммуноглобулинов в B-лимфоцитах, обнаруживают только в клетках, синтезирующих иммуноглобулины, но не в других клетках, например HeLa. Экспрессия рекомбинантного гена, кодирующего Oct-2, в клетках HeLa приводит к активации экспрессии генов иммуноглобулинов на уровне транскрипции. Таким образом, для осуществления тканеспецифической регуляции экспрессии генов в этом примере необходим тканеспецифический синтез белка-активатора транскрипции (см. рис. I.28,а).