转录因子：作用机理，类型，功能 - 生物学 - 2025

一个转录因子是调控“附件”所必需的基因转录蛋白质。转录是基因表达的第一步，涉及将DNA中包含的信息转移到RNA分子，然后对其进行处理以产生基因产物。

RNA聚合酶II是负责大多数真核基因转录的酶，除一些小RNA外，还产生信使RNA，这些信使RNA随后将被翻译成蛋白质。该酶需要存在一种称为一般或基础转录因子的转录因子。

转录因子类型«亮氨酸封闭»（来源：I，Splette通过Wikimedia Commons）

但是，这些不是自然界中唯一存在的转录因子，因为在真核生物，原核生物和古细菌中都存在“非一般”蛋白质，它们参与组织特异性基因转录的调控（在多细胞生物）或在对各种刺激的响应中调节基因活性。

这些转录因子是非常重要的效应子，几乎可以在所有活生物体中找到，因为它们代表了调节基因表达的主要来源。

对不同类型的生物体中不同转录因子的详细研究表明，它们具有模块结构，其中特定区域负责与DNA的相互作用，而其他区域则产生刺激或抑制作用。

然后，转录因子参与基因表达模式的建模，该模式与DNA序列的变化无关，而与表观遗传学的变化有关。负责研究这些变化的科学被称为表观遗传学。

作用机理

为了执行其功能，转录因子必须能够特异性识别并结合特定的DNA序列，以正向或负向影响该DNA区域的转录。

普通转录因子与真核生物中所有II型基因的转录基本相同，它们首先在该基因的启动子区域组装，从而指导聚合酶的定位和双链的“开放”。螺旋桨。

该过程分几个连续步骤进行：

-在称为“ TATA盒”的基因中，一般转录因子TFIID与胸腺嘧啶（T）和腺嘌呤（A）的重复序列结合；这导致DNA变形，这是其他蛋白质与启动子区域结合所必需的。

-随后组装其他一般因子（TFIIB，TFIIH，TFIH，TFIIE，TFIIF等）和RNA聚合酶II，形成所谓的转录起始复合物。

-释放起始复合物，通过TFIIH因子使聚合酶磷酸化，并从转录的基因序列开始转录和合成RNA分子。

转录的激活和抑制

如所讨论的，“非一般”转录因子可以正向或负向调节基因表达。

激活

这些蛋白质中的一些除结构DNA结合结构域外还包含其他称为激活结构域的基序，这些基序富含酸性氨基酸残基，谷氨酰胺或脯氨酸残基。

这些激活结构域与通用转录因子复合物的元素相互作用，或与直接与复合物相互作用的相关共激活分子相互作用。这种相互作用导致刺激转录复合物的组装或导致其活性的增加。

抑制

大多数转录因子通过干扰正性转录因子的活性来抑制转录，从而阻断其刺激作用。它们可以通过阻断阳性因子与DNA的结合或通过作用于使染色质结构失活的因子而起作用。

其他抑制因子的作用是直接阻止转录，而不阻止任何激活的转录因子的作用。并且它们将转录的基础水平降低，甚至低于没有激活因子的水平。

像激活蛋白一样，阻遏因子与基础或一般转录因子直接或间接起作用。

种类

尽管大多数转录因子是根据其DNA结合结构域的特征或同一性进行分类的，但也有一些也被归类为转录因子，它们不直接与DNA相互作用，被称为转录因子。 “间接”。

直接转录因子

它们是最常见的转录因子。它们具有DNA结合结构域，可以通过结合到DNA的特定区域来激活或抑制基因表达。它们彼此特别是在它们的DNA结合结构域和它们的低聚状态方面彼此不同。

这类因素最受研究和认可的家族是：

Helix-Turn-Helix（“ helix-turn-helix ”，HTH）

这是发现具有DNA结合域的第一个因子家族，它存在于许多真核和原核蛋白中。它的识别主题包括一个α螺旋，一个自旋和另一个α螺旋。

它们在转弯区域具有保守的甘氨酸结构域，并且还具有一些疏水残基，有助于稳定HTH单元中两个螺旋的排列。

同源域

它存在于大量的真核调节蛋白中。第一个序列在果蝇发育调节蛋白中被识别。除了延伸的N末端臂外，该结构域还包含一个HTH基序以结合DNA和另一个α-螺旋。

锌指

它们是在非洲爪蟾转录因子TFIIIA中发现的，并已证明它们参与了真核基因调控的许多方面。它们存在于由分化和生长信号诱导的蛋白质，原癌基因和某些通用转录因子中。

它们的特征是存在30个残基的锌指基序的批量重复序列，其中包含各种半胱氨酸和组氨酸残基。

类固醇受体

该家族包括重要的调节蛋白，这些蛋白除了具有与激素结合的结构域外，还具有DNA结合结构域，通常充当转录激活因子。

结合结构域包含70个残基，其中8个是保守的半胱氨酸残基。一些作者认为，考虑到两套四个半胱氨酸的存在，这些因素可能会形成一对锌指。

亮氨酸封闭和螺旋-环-螺旋（“ 螺旋-环-螺旋” ）

这些转录因子通过形成异二聚体参与分化，发育和功能。亮氨酸封闭结构域存在于各种真核蛋白中，其特征在于两个亚结构域：介导二聚化的亮氨酸封闭结构和DNA结合的基本区域。

Β床单图案

它们主要存在于真核因子中，并通过反平行的β-折叠与DNA结合而区别开来。

间接转录因子

这种类型的转录因子不是通过与DNA的直接相互作用，而是通过蛋白质与其他与DNA相互作用的转录因子的相互作用，对基因表达发挥调节作用。这就是为什么它们被称为“间接”的原因。

首先要描述的是称为VP16的单纯疱疹病毒（HSV）的反式激活因子，当细胞感染该蛋白时，它会与Oct-1因子结合，从而刺激特定基因的转录。

这种类型的因子（例如与DNA结合的因子）可以激活或抑制基因转录，这就是为什么它们分别被称为“共激活因子”和“共抑制因子”的原因。

规

这些蛋白质可以在两个水平上调节：它们的合成和活性取决于不同的变量和多种情况。

合成调节

其合成的调节可能与某些转录因子的组织特异性表达有关。一个例子就是MyoD因子，仅在骨骼肌细胞中合成，对于分化其未分化的成纤维细胞前体是必需的。

尽管从根本上将合成调节用于控制特定细胞类型和组织中的基因表达，但这不是唯一的方法，因为还诱导了参与应答的基因的诱导所涉及的因子的合成。对各种刺激。

活动监管

转录因子的另一种调控机制是对其活性的调控，这与激活其他先前存在的转录因子有关，这些转录因子对特定因子的活性产生正向或负向影响。

这些“次级”因子的激活通常通过不同的机制发生，例如配体结合，蛋白质-蛋白质相互作用的改变，磷酸化等。

角色和重要性

转录因子参与多种过程，例如胚胎发育，生长和分化，细胞周期控制，适应不断变化的环境条件，维持细胞和组织特异性蛋白质合成模式等。

例如，在植物中，它们在防御以及对不同类型胁迫的响应事件中具有重要功能。已经确定动物的成骨受转录因子以及不同细胞系的许多其他分化过程控制。

考虑到这些蛋白质在生物体中的重要性，通常不认为这些调节元件的改变会引起严重的病理改变。

在人类的情况下，与转录因子相关的病理可能是发育障碍（例如，由于引起转录因子失活的突变），激素反应障碍或癌症。

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