Transkripcija – uloga i funkcija inicijalnog transkripcionog kompleksa

Transkripcija – uvod

Ključni korak u prenošenju informacija sa DNA do proteina je transkripcija. Ona podrazumeva sintezu RNA sa ograničenog regiona DNA pod uticajem enzima DNA zavisne RNA polimeraze i sva četiri ribonukleozid trifosfata – ATP, GTP, UTP i CTP kao i magnezijumovih jona. Region za koji se vezuje RNA polimeraza naziva se promotor. Pored promotora nalazi se i mesto početka transkripcije, odnosno onaj nukleotid od kojeg sinteza počinje. Početna faza transkripcije označava se kao inicijacija. Nakon inicijacije sledi elongacija koja podrazumeva razlaganje ribonukleozid-trifosfata na ribonukleotid i pirofosfat čime polimeraza dobija neophodnu energiju za svoju aktivnost. Dodavanje ribonukleotida vrši se u smeru 3’-5’. Enzim nastavlja da dodaje ribonukleotide sve dok ne naiđe na tzv. terminacioni signal. Na tom mestu se transkripcija zaustavlja, a novosintetisani lanac RNA se oslobađa sa matrice. Ovo je poslednja faza transkripcije – terminacija. (slika 1)

Slika 1

Transkripcija je podeljena u 2 ključna nivoa:

• inicijacija transkripcije, koja rezultatira u kompleks proteina, uključujući RNA polimerazu i njene pomoćne proteine
• sinteza i obrada RNA koja počinje kada RNA polimeraza napusti inicijacioni region i počinje kopiranje gena i završava se nakon obrade i modifikovanja RNA.

Centralni igrači u mnogim segmentima molekularne biologije uključujući i transkripciju su DNA regulatorni proteini koji se kače za genom da bi izvršili svoju biohemijsku funkciju. Histoni su primer DNA regulatornih proteina.Ovi proteini takođe učestvuju i u replikaciji DNA, reparaciji, rekombinaciji. Mnogi ovi proteini prepoznaju specificne nukleotide i vezuju se za ova mesta dok su drugi ne specifični i vezuju se za različite pozicije u genomu. Akcija vezivanja proteina je glavni korak u inicijaciji trnskripcije i bez znanja o njihovom funkcionisanju ne bi bilo poznato koliko su informacije u genomu značajne.

Kontakt između dna i regulatornih proteina

Veze koje se formiraju između DNA i regulatornih proteina nisu kovalentne. U velikom žljebu formiraju se vodonične veze između nukleotidnih baza i ostataka AK, ali su hidrofobne interakcije u malom žljebu mnogo značajnije. Na površini heliksa, glavne interakcije su elektrostatičke, između negativnog naelektrisanja fosfatne grupe svakog nukleotida i pozitivnog naelektrisanja R ostatka AK kao sto su lizin i arginin. U nekim slučajevima vodonične veze na površini heliksa ili u velikim žljebovima su direktne između proteina i DNA molekula, a u nekim slučajevima su preko molekula vode. Mnogi proteini koji prepoznaju specifične sekvence mogu da se vežu i za druge regione DNA. Količina DNA u ćeliji je jako velika a broj regulatornih proteina je mali, tako da oni provode veci deo vremena nespecifično vezani za DNA.

Interakcija DNA i proteina za vreme inicijacije transkripcije

Interakcija DNA i proteina je ključna za razumevanje inicijacije. Bitno je sastavljanje inicijalnog kompleksa i njegova sposobnost otpočinjanja transkripcije. U inicijalni kompleks uključeni su različiti proteini koji vrše kontrolu gena u odgovarajuće vreme.

RNA polimeraze

Enzimi koji su odgovorni za transkripciju DNA u RNA, zovu se DNA zavisne RNA polimeraze. Transkripcija eukariotskih gena odvija se pod uticajem tri različite RNA polimeraze – I, II i III. Svaka je protein izgrađen iz više subjedinica. Strukturno su međusobno vrlo slične, ali se funkcionalno razlikuju. Svaka radi na različitom setu gena. RNA polimeraza i nalazi se u jedarcetu gde vrši transkripciju uzastopno poređanih gena za 18 S, 5.8 S i 28 S rRNA u obliku zajedničkog primarnog RNA transkripta. RNA polimeraza II prisutna je u hromatinu i nukleoplizmi i odgovorna za sintezu iRNA. RNA polimeraza III prisutna je u nukleoplazmi , a specijalizovana za sintezu malih RNA (različite tRNA i 5S RNA). Kod prokariota postoji samo jedna vrsta RNA polimeraze koja se sastoji od 5 subjedinica - 2α, 1β, 1β’ i 1δ. α, β, i β’ su ekvivalentne sa tri najveće subjedinice eukariotskih RNA polimeraza, a sigma subjedinica ima svoju specijalnu funkciju. Mitohondrije, slično bakterijskim ćelijama sadrže samo jednu RNA polimerazu.

Promotorsko mesto kod prokariota

Mesto na DNA koje zauzima RNA polimeraza naziva se promotor. Ovaj naziv je u upotrebi od istraživanja laktoznog operona. Kada je izvršena mutacija na ovom lokusu, gen nije mogao da se ekspresuje. Sada je poznato da je to zbog toga što je to mesto za vezivanje RNA polimeraze bilo blokirano mutacijom. Promotorske sekvence su vrlo slične za sve gene. Analize na promotorima E. coli su pokazale da sadrže dva segmenta od po šest nukleotida:

• -35 box 5’-TTGACA-3’ i
• -10 box 5’-TATAAT-3’.

Ime boksa pokazuje tačan položaj u odnosu na mesto početka transkripcije. Nukleotid +1 predstavlja početak. Pozicija nukleotida uzvodno od mesta početka transkripcije (ka 5’ kraju) označava se negativnim predznakom, a nukleotidi koji se nalaze nizvodno od mesta početka (ka 3’ kraju) označavaju se pozitivnim predznakom. “Položaj svakog od ovih heksanukleotida u odnosu na mesto početka transkripcije je faktor koji određuje orijentaciju promotora a od nje zavisi izbor lanca DNA koji će poslužiti kao matrica za sintezu RNA.” (G. Matić, Osnovi molekularne biologije, str.126) Između enzima matričnog lanca DNA formiraju se jonske veze. Mesto vezivanja sadrži uglavnom po sedam nukleotidnih parova.

Promotorsko mesto kod eukariota

Eukariotski promotori su mnogo kompleksniji. Sva tri tipa eukariotskih RNA polimeraza prepoznaju različite tipove promotorskih sekvenci, jer svaka polimeraza vrši transkripciju različitih gena.

• Promotori RNA polimeraze I – karakteristično je da im je struktura specifična za vrstu organizma. U okviru organizma, geni koji kodiraju rRNA su u genomu prisutni u mnogo kopija, tako da praktično u okviru jedne vrste postoji samo jedan tip promotora koji vezuje RNApolimerazu I. Ovi promotori sadrže dva karakteristična niza nukleotida, jedan od njih obuhvata mesto iniijacije transkripcije a drugi se nalazi uzvodno od njega.
• Promotori RNA polimeraze II su veoma različiti i mogu obuhvatati nekoliko kb uzvodno od startnog mesta. Promotori gena koji se eksprimiraju u gotovo svim tkivima imaju tzv. GC blok (niz GGGCGG). Ovaj blok lociran je oko nukleotida +1. Promotori gena koji se ne eksprimiraju u svim tkivima, obično ne sadrže GC blok, nego imaju tzv. TATA blok koji se nalazi na poziciji –25.

Neki geni nemaju ove karakteristične promotorske nizove i nazivaju se “null” geni. Npr. ukoliko je odsutan TATA blok transkripcija počinje na različitim mestima.

• Promotori RNA polimeraze III su uglavnom locirani u samom genu. Neki nizovi su slični kao kod polimeraze II i imaju TATA box. Karakteristično je i da su diskontinuirani.

Formiranje inicijacionog komleksa

Za sve četiri vrste RNA polimeraze, formiranje inicijalnog kompleksa je slično, ono otpočinje napadom RNA polimeraze na DNA direktno ili preko odgovarajućih proteina. Ovaj zatvoreni kompleks se potom otvara kidanjem određenog broja baznih parova oko mesta inicijacije.

Inicijacioni kompleks kod prokariota

Promotor i RNA polimeraza ostvaruju direktan kontakt. Sigma subjedinica lako disosuje od ostatka RNA polimeraze i odgovorna je za specifično prepoznavanje mesta vezivanja u okviru promotora, a ostale subjedinice čine jezgro enzima koje katalizuje formiranje fosfodiestarskih veza. Katalitički centar se nalazi na subjedinici &gama;. Jezgro enzima se može nespecifično vezivati za bilo koji niz nukleotida u DNA. Holoenzim ima nepravilan oblik za koji je karakteristično postojanje kanala čije dimenzije odgovaraju dvolančanoj zavojnici DNA dužine 16bp. Holoenzim se nespecifično veže za DNA koja se smešta u kanal,a zatim klizi duž dvolančane zavojnice sve dok ne naiđe na nizove nukleotida u promotoru koje će δ subjedinica specifično prepoznati. (slika 2)

Slika 2

U vezivanju RNA polimeraze za promotor razlikuju se dve faze:

• enzim se u prisustvu δ subjedinice čvrsto vezuje za karakteristični heksanukleotid na poziciji –35. Tako se formira zatvoreni kompleks sa dvolančanom DNA.
• uz pomoć helikaze dolazi do lokalne denaturacije DNA u dužini od 17 bp počev od pozicije –10. Tako je omogućen pristup nukleozid trifosfatima i početak transkripcije.

Odvijanje dvolančane zavojnice olakšano je jer se ovde nalaze samo A=T parovi . RNA polimeraza ostaje vezana za onaj lanac DNA koji će imati ulogu matrice, gradeći otvoreni kompleks. Subjedinica δ disosuje, a za DNA ostaje vezano jezgro enzima sa nespecifičnim afinitetom za DNA, što mu omogućuje da je kontinuirano prepisuje.

Inicijacioni kompleks kod eukariota

Kao i bakterijska RNA polimeraza, eukariotske polimeraze su molekuli nepravilnog oblika sa kanalom kroz koji prolazi DNA. Za razliku od RNA polimeraza prokariota, kojima je za aktivnost neophodno samo prisustvo DNA, za aktivnost eukariotskih enzima potrebno je prisustvo niza dodatnih faktora. RNA polimeraza ne može sama specifično da prepozna i da se veže za promotorsko mesto već u tome učestvuju i regulatorni proteini (transkripcioni faktori). Za inicijaciju transkripcije kod eukariotskih organizama potrebno je otvaranje hromatina da bi se omogućio pristup RNA polimerazi.

Transkripcioni faktori

Svi transkripcioni faktori imaju dva domena:

• odgovoran za vezivanje za DNA i
• za aktivaciju transkripcije

Transkripcioni faktori RNA polimeraze II

Prema ulozi i načinu delovanja možemo ih podeliti u 3 klase:

Slika 3

• opšti ili osnovni TF koji su neophodni za transkripciju svih gena. Uloga im je da prepoznaju TATA blok, da dovedu RNA polimarazu II do promotora i formiraju inicijacioni kompleks.
• oni koji stimulišu ili inhibišu inicijaciju transkripcije RNA polimerazom II, koja je u kompleksu sa opstim TF. Njihovo vezivanje nije regulisano, ali sinteza jeste.
• inducibilni TF faktori koji su slični drugoj klasi ali moraju biti aktivirani da bi se vezali za specifične nukleotide i uticali na brzinu transkripcije. (aktivacija se najčešće sastoji od fosforilacije ili vezivanja liganda).

Za inicijaciju transkripcije većine strukturnih gena neophodno je 7 opštih TF: TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH i TFIIJ. Ovi faktori se zajedno sa RNA polimerazom II vezuju za promotorski region u blizini mesta inicijacije transkripcije gradeći preinicijalni kompleks. (sl. 3)

• Prvo se vezuje jedna subjedinica TFIID za TATA blok (koji se nalazi uzvodno od mesta početka transkriocije i ima ulogu da postavi preinicijacioni kompleks). (sl. 3B) To je molekul sedlastog oblika sa dva simetrična domena od kojih svaki nosi po jednu petlju koja oblikom podseća na uzengiju. (sl. 4)
• Zatim se za subjedinicu TFIID vezuje bar još osam proteina
• Zatim dolaze TFIIA i TFIIB (sl.3C)
• TFIIF vezuje se za RNA polimerazu II i donosi je do promotora (kao δ subjedinica prokariota)
• posle vezivanja RNA polimeraze II dolaze TFIIE ,TFIIH i TFIIJ. (sl.3D)
• Time se završava formiranje kompleksa i sledi njegova aktivacija za koju je potrebna hidroliza ATP-a katalizovana faktorom TFIIH. (sl.3E)

Slika 4

Transkripcioni faktori RNA polimeraza I i III

Formiranje preinicijalnog kompleksa na promotorima RNA polimeraza I i III slično je kao i na promotorima RNA polimeraze II, razlika je u tome što se posle vezivanja TBP (TATA binding protein) za DNA za ovaj protein ne vezuju isti protreini kao na promotorima polimeraze II. Na promotorima polimeraze I za TBP se vezuje protein SL1, a na promotorima polimeraze III, protein TFIIIB.

DNA regulatorni proteini

Interakcije DNA-protein se zasnivaju na slabim hemijskim vezama, istim onim koje su odgovorne za održavanje konformacije nukleinskih kiselina i proteina. One se mogu ostvariti na mnogo različitih načina i mogu biti manje ili više specifične. Interakcija DNA i proteina je veoma važna za ekspresiju genoma. Prema specifičnosti interakcije, proteini koji interaguju sa DNA mogu se grubo podeliti na:

• Proteini koji prepoznaju sekundarnu strukturu:
  • oni koji se vezuju za B zavojnicu;

Proteini koji pokazuju izrazit afinitet prema standardnoj sekundarnoj strukturi DNA su histoni. Za razliku od histona većina drugih proteina koji pokazuju afinitet prema standardnoj B DNA vezuju se veoma specifično samo za segmente koji se odlikuju određenim redosledom nukleotida.

• • oni koji prepoznaju jednolančane DNA

Razdvajanje naspramnih lanaca DNA i održavanje pojedinih regiona u jednolančanom stanju omogućuju proteini koji se vezuju za jednolančanu DNA, a to su SSB ili HDP. Tu spadaju i helikaze.

• • oni koji prpoznaju karakteristične konformacije DNA

Svaki segment molekula DNA čija se sekundarna struktura razlikuje od glavnine molekula može eventualno poslužiti kao mesto za vezivanje regulatornih proteina.

• • oni koji menjaju konformaciju molekula DNA

Da bi se smanjila superspiralizacija molekula DNA i na taj način omogućio pristup proteinima deluju DNA topoizomeraze.

• Proteini koji prepoznaju redosled nukleotida(primarnu strukturu).

Imaju važnu ulogu u regulaciji transkripcije i replikacije.

Prema strukturi proteina koji interaguju sa DNA razlikujemo:

• Heliks-zavoj-heliks (HTH) proteini imaju dva α heliksa odvojena zavojem. (sl. 5)

Slika 5

Zavoj ima specifičnu strukturu nazvanu β zavoj izgrađen od četiri amino kiseline. Ovaj zavoj u interakciji sa prvim α heliksom pozicionira drugi α heliks na površinu proteina što omogućava da dođe do velikog žljeba DNA molekula. Drugi heliks je odgovoran za prepoznavanje sekvence DNA. Ovi HTH proteini obuhvataju oko dvadesetak AK što predstavlja mali deo proteina. Neki od drugih delova proteina kače se za površinu DNA molekula da bi tačno pozicionirali protein u veliki žljeb. Mnogi prokariotski i eukariotski gen regulatorni proteini imaju heliks-zavoj-heliks deo. Kod bakterija ovi proteini uključuju ili isključuju ekspresiju nekih gena, npr. laktozni represor. Mutacije gena koji kodiraju ove proteine izaziva velike anomalije u razvoju. Ti geni nose naziv homeotični geni. Deo njihove sekvence koji kodira 60 AK u proteinu je konzerviran u toku evolucije i nosi naziv homeobox. Druge verzije koje se javljaju kod eukariota su: POU domen koji se obično nalazi u proteinima koji imaju homeobox, (naziv POU je od prvih slova imena proteina u kojima je pronađen ovaj motiv), “winged” HTH je druga verzija osnovne HTH strukture i ima tri α heliksa sa jedne strane, a sa druge β ploču. Mnogi proteini prokariota i eukariota imaju HTH ali nisu još tačno poznate interakcije sa velikim žljebom. Dužina heliksa koji prepoznaje mesto na DNA je duži kod eukariotskih proteina, a njegova orijentacija nije uvek ista.

• Zn finger proteini su veoma retki u prokariotskim ćelijama. 1% od svih sisarskih gena kodiraju Zn finger proteini. Oni imaju domene koji se ponavljaju i sadrže po dva cisteina i dva histidina u regularnim razmacima;

njih povezuje atom cinka koji je neophodan za aktivnost. Preko ta dva cisteina povezuju se sa β pločom, a preko histidina sa α heliksom. Zbog prstolikog izgleda su i dobili ime. (sl. 6) α heliks je deo koji se povezuje sa velikim žljebom DNA.

Slika 6

To pozicioniranje određeno je β pločom koja interaguje sa kičmom DNA, dok Zn atom određuje adekvatan položaj ploče i heliksa. Postoji bar šest tipova ovih proteina (razlika je u broju i strukturi ploča i heliksa kao i fingera). Npr. multicistein Zn fingers kome nedostaje histidin, a cink se nalazi između četiri cisteina. Receptori za steroidne hormone, vitamin D3, tireoidne hormone i retinoičnu kiselinu pripadaju ovoj grupi gen regulatornih proteina. Oni imaju centralni domen od oko 100 AK u kombinaciji sa dva atoma cinka okruženih sa po šest cisteina. Blizu N-terminalnog kraja lociran je domen za aktiviranje transkripcije dok se bliže C-terminalnom kraju nalazi domen za vezivanje hormona.

• Leucin - zipper proteini su dimeri. Blizu N-terminalnog kraja imaju bazni region, bogat baznim AK, kojima se protein vezuje za DNA. Bliže karboksilnom kraju heliks je bogat leucinom koji mu daje hidrofoban karakter. Ti leucini se svojim bočnim lancima vezuju međusobno hidrofobnim vezama slično cipzaru (engl. zipper) povezujući na taj način jedinice dimera.” (Kovacevic, Biohemija i osnovi molekularne biologije, str.265) (sl. 7)

Slika 7

• Heliks – petlja - heliks proteini su po strukturi slični zipper proteinima ali u hirofobnom heliksu imaju još i petlje. Ovi proteini lako formiraju heterodimere tako da različite kombinacije između subjedinica mogu dati mnogu veću grupu različitih proteina. (sl. 8)

Slika 8

Drugi motivi u gen regulatornim proteinima

• BASIC domen u čijoj strukturi je α heliks koji sadrži veliki broj baznih AK. Nalazi se u proteinima odgovornim za transkripciju DNA.
• RIBBON HELIKS HELIKS je jedan od motiva koji ne prepoznaje gen regulatornu sekvencu α heliksom nego to radi sa “trakom” (engl. ribon) i vezuje se za veliki žljeb. Nalazi se u nekim gen regulatornim proteinima bakterija.
• TBP domen je nedavno otkriven u TATA binding proteinima. Struktura koja prepoznaje odgovarajuće mesto β pločom i kontaktira sa malim žljebom.

Kako DNA regulatorni protein prepoznaje odgovarajuću dna sekvencu

Direktno čitanje nukleotidne sekvence

Direktno čitanje nukleotidnih sekvenci dešava se i bez kidanja baznih parova ili otvaranja molekula. Regulatorni protein mora ostvariti kontakt sa jednim ili oba žljeba na površini heliksa. Sa B DNA formom, identifikacija i orijentacija baza u velikom žljebu je nedvosmislena, ali u malom žljebu je teško odrediti koja baza iz para se nalazi u kojem lancu heliksa. Zato je čitanje B DNA forme zasnovano na kontaktu sa velikim žljebom. Što se tiče drugih tipova DNA, ima manje informacija o kontaktu sa regulatornim proteinima, ali je slika poprilično drugačija. U A formi veliki žljeb je dublji i uži i manje dostupan proteinima. Mali žljeb je plići i ima važniju ulogu u vezivanju proteina. Kod Z forme veliki žljeb je nepostojan i čitanje je moguće na određenim regionima.

Indirektan uticaj nukleotidnih sekvenci na strukturu heliksa

Dokazano je da nukleotidne sekvence igraju veliku ulogu u samoj strukturi DNA. Najveći deo ćelijske DNA ima jedinstvenu uniformnu stukturu i to uglavnom u B formi. Neki mali segmenti mogu biti u A formi, kao i u Z formi, pogotovu na kraju molekula. Poznato je da je DNA polimorfna, odnosno da postoje različite konformacije (kombinacije A, B i Z u okviru istog molekula). Različite konformacije uslovljene su sekvencom i interakcijom susednih baznih parova. Postojanje različitih konformacija, kao i promene konformacije DNA u ćeliji mogu biti biološki značajne, posebno za metabolizam DNA i za njenu dodatnu strukturnu organizaciju koja omogućuje pakovanje u hromozom. Redosled nukleotida i sama forma (A,B,Z) određuju dalje savijanje molekula DNA. (vidi dodatak)

Regulacija inicijacije transkripcije

Inicijacija transkripcije predstavlje nivo ekspresije svakog gena. Ona predstavlja prvi korak ekspresije genoma. Struktura hromatina utiče na kontrolu inicijacije tako što uslovljava dostupnost promotorske sekvence RNA polimerazi i proteinima.

Regulacija inicijacije kod prokariota

Postoji:

• konstitutivna kontrola koja zavisi od strukture promotora i
• regulatorna kontrola koja zavisi od uticaja regulatornih proteina.

Kod prokariota skoro cela regulacija ekspresije odvija se na nivou transkripcije. Geni za enenzime jednog biohemijskog puta grupisani su zajedno tako da taj set sadrži samo jedan promotor i transkribuje se kao jedna transkripciona jedinica. Takva transkripciona jedinica zova se operon. Tako se vrši kontrolisana regulacija seta gena.

Regulacija transkripcije laktoznog operona

Negativna kontrola

U bakterijskom genomu postoje tri strukturna gena – lacZ, lac Y i lac A koji kodiraju enzime za razgradnju laktoze. Oni čine jednu transkripcionu jedinicu tj. lac operon. Promotor se nalazi uzvodno od gena, a uzvodno od njega je regulatorni gen i on se transkribuje u iRNA, koja kodira protein koji ima ulogu represora. Ovaj represor se vezuje za operator i sprečava pristup RNA polimeraze a tako i transkripciju gena. Na represoru se nalazi i mesto za vezivanje alolaktoze (koje ima kad ima i laktoze). Kada nivo laktoze dostigne određeni nivo, alolaktoza se vezuje za represor i on disosuje sa operatora, pa je transkripcija gena moguća. Kao rezultat transkripcije stvaraju se enzimi koji razgrađuju laktozu a kada se sva laktoza razgradi represor se vraća na operator. Ovo je negativna kontrola jer se transkripcija odvija u odsustvu regulatornog proteina (represora).

Pozitivna kontrola

Kada u ćeliji ima glukoze količina cikličnog AMP-a je manja. Transportom glukoze u ćeliju dolazi do defosforilacije jednog enzima koji mora biti defosforilisan da bi aktivirao adenilat ciklazu. Bakterije imaju CAP protein koji vezuje ciklični AMP a oni zajedno se vezuju za lac operon i stimulišu njegovu transkripciju. U odsustvu glukoze potrebna energija se stvara razgradnjom laktoze, jer kad ima malo glukoze,raste koncentracija cAMP pa tako i kompleksa CAP-cAMP sto dovodi do ubrzanja transkripcije.

Regulacija inicijacije kod eukariota

Kod eukariota treba da dođe do interakcije različitih regulatornih proteina da bi se aktivirao neki gen. Isti regulatorni protein u kombinaciji sa drugima može da aktivira transkripciju različitih gena u različitim ćelijama. Sve ćelije višećelijskog organizma sadrže iste gene, ali različite ćelije sintetišu različite setove proteina. Razlike u proteinskom sastavu uglavnom su proporcionalne razlikama u funkcijama koje obavljaju. Uzvodno od eukariotskih strukturnih gena nalaze se pojačivači ili enhenseri koji takođe učestvuju u regulaciji transkripcije. Oni su najčešće smešteni u okviru promotora ili su pak udaljeni nekoliko hiljada nukleotida. Pojačivači mogu biti ulazna mesta za RNA polimerazu jer se predpostavlja da ne sadrže histone ili pojačivači menjaju konformaciju DNA. Neki nađeni pojačivači imaju konformaciju Z DNA. Njih prepoznaju regulatorni proteni, transkripcioni faktori. U svakoj ćeliji je prisutno mnogo regulatornih proteina i svaki je zastupljen u veoma maloj koncentraciji. Mnogi se ne vezuju direktno za DNA nego za druge regulatorne proteine. Prema načinu delovanja gen regulatorni proteini uslovno se mogu podeliti na pozitivne regulatore (gen aktivator proteini) i na negativne regulatore (gen represor proteini). Bilo koji protein koji stimuliše inicijaciju transkripcije naziva se aktivator. Aktivatori su ustvari DNA regulatorni proteini. Neki prepoznaju promotorska mesta, neki privlače, pozicioniraju i modifikuju opšte transkripcione faktore i RNA polimerazu II, deluju na strukturu hromatina. Deluju koordinisano i često kooperativno. Primer za aktivatore je SRY koji je odgovoran za determinaciju pola kod sisara. Kontakt koji se ostvaruje između aktivatora i preinicijalnog komleksa, zove se aktivacioni domen. On može biti raznovrstan i podeljen je u tri kategorije:

• kiseli domeni koji su bogati kiselim amino kiselinama; oni su najčešći;
• glutamin bogati regioni nalaze se u aktivatorima koji regulišu homeodomene
• prolinom bogati regioni su manje poznati

Postoje i medijatori koji su posrednici u kontaktu između aktivatora i C terminalnog kraja RNA polimeraze II. Za razliku od aktivatora, represori zaustavljaju formiranje preinicijalnog kompleksa. Neki represori u određenim uslovima mogu se ponašati kao aktivatori u zavisnosti koji prmotor regulišu. Koordinisano delovanje gen regulatornih proteina, pozitivno ili negativno dejstvo, zavisi i od drugih faktora (koaktivatori, korepresori). Kontrola aktivatora i represora može biti regulisana njihovom sintezom, zatim hemijskom modifikacijom npr. fosforilacijom ili promenom njihove strukture.

Dodatak

Različite konformacije DNA

• A zavojnice su šire i kraće od B tipa. U jednom zavoju nalazi se 11 bp. Mali žljeb je veoma plitak a fosfatne grupe vezuju manje vode tako da u in vitri sistemu dehidratacija favorizuje prelazak B u A formu. Familiji A zavojnica pripadaju konformacije označene sa A i A'.
• B zavojnice su najzastupljenije i najstabilnije. Među njima se razlikuju konformacije označene sa B, B', C, C', C, D, E i T.

A i B se razlikuju po udljenosti baza od ose molekula, po uglovima koje baze zaklapaju sa osom, po dužini hoda i po veličini malog i velikog žljeba; Obe su desnogire!

• Z zavojnice imaju cik-cak oblik, imaju 12 bp u zavoju i formira se jedan veliki žljeb. U hromozomu su ovi regioni retki ali ih proteini prepoznaju i učestvuju u regulaciji aktivnosti genoma. Z zavojnica je levogira!

Literatura

• Dr Gordana Matić, Osnovi molekularne biologije, Zavet Beograd, 1997.
• Dr Zoran L. Kovačević, Biohemija i molekularna biologija, Medicinski fakultet Novi Sad, 1999.
• T. A. Brown, Genomes 2, BIOS Ltd., Oxford, U.K., 2002.
• Alberts, Molecular biology of THE CELL, 4th Edition, Garland Science, 2002.
• Jovan Anđić, Osnovi medicinske biohemije, Nauka Beograd, 1999.
• R. K. Anđus, Opšta fiziologija i biofizika, Univerzitet u Beogradu, 2001.
• D. Koraćević, G. Bjelaković, V. B. Đorđević, J. Nikolić, D. D. Pavlović, G. Kocić, Savremena administracija, Beograd, 1996.

Autor teksta: Bogosavljević Miona, Brbaklić Ljiljana