Факторы транскрипции

Факторы транскрипции (другое название - специфические последовательности ДНК-связующие факторы) молекулярной биологии называют белки, связывающиеся с промоторами - специфическими участками ДНК с помощью своих доменов ДНК-связывающий и является частью системы, которая регулирует транскрипцию, есть передачу генетической информации от ДНК к РНК.

Различные факторы транскрипции могут как способствовать связыванию РНК-полимеразы с промотором (в таком случае наблюдается активация транскрипции, а сам фактор называется «активатором»), так и предотвращать связывание РНК-полимеразы (в таком случае происходит репрессия транскрипции, а сам фактор называется «репрессор»). ТФ выполняют такую функцию либо самостоятельно, либо используя другие вспомогательные белки. Зависимости от функции, эти белки также подразделяются на «коактиваторы» и «корепресоры».

Функция

Базальные факторы транскрипции

В эукариот важный класс факторов транскрипции, необходимых для любой транскрипции, называется базальными факторами транскрипции Некоторые не связываются непосредственно с ДНК, но является частью большого комплекса инициации вместе с РНК-полимеразой. К базальным факторов транскрипции принадлежат TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, AND TFIIH. Присоединяясь к ДНК в районе промотора, они создают «платформу» для РНК-полимеразы, на которую она садится, и таким образом инициируют транскрипцию. Базальные факторы транскрипции отличаются по своей структуре и функциям. Одни содержат регионы для связи с ТАТА-боксом на ДНК (ТАТА-связывающих белков транскрипционного фактора TFIID), другие имеют протеинкиназну или геликазну активность, например, TAF250-TFIID. Базальные факторы транскрипции убиквитарни (ubiquitarius; лат. Ubique повсюду), т.е. присутствуют равномерно во всех клетках всего организма и на специфическую экспрессию генов не влияют.

Специфические факторы транскрипции

Специфические факторы транскрипции «сообщают» РНК-полимеразе, какой именно ген необходимо активировать. Они находятся только в тех клетках, в которых они имеют активировать (или репрессировать) определенный ген. промоторы, с которыми они связываются, имеют определенные характерные нуклеотидные последовательности (энхансер или сайленсеры), которые распознают факторы транскрипции и сочетаются с ними. Специфические факторы транскрипции часто активируются протеинкиназы, и такая активация последней звеном длительного процесса передачи клеточного сигнала, который начался по активации рецептора.

Процессы, которые регулируют ТФ

Развитие

В дрожжей при определенных условиях культивирования может наблюдаться морфологический развитие в волокнистую структуру. Это развитие регулирующие факторы транскрипции Ste12 и Tec.

В растений ТФ регулируют развитие и формирование семян, его прорастания, рост проростка, формирование таких органов по меристематических ткани, как побег и цветок. Примером регуляции морфогенеза факторами транскрипции в покрытосеменных может быть ABC модель развития цветка. Гены, контролирующие идентичность меристемы соцветия относятся к MADS симейтва факторов транскрипции. Гены класса А (APETALA2 (AP2) и APETALA1 (AP1)) контролируют развитие чашолистикив и лепестков. Гены класса В (APETALA3 (AP3) и PISTILLATA (PI)) отвечают за лепестки и тичникы, а гены класса С (AGAMOUS (AG)) за развитие тычинок и гинецию.

Многие ТФ вовлечены в обеспечение развития многоклеточных организмов - онтогенезе. В ответ на полученный сигнал такие факторы транскрипции включают или выключают транскрипцию генов, что приводит к изменению морфологии клетки и определяет ее дифференциацию. Например, фактор транскриции из семейства Hox отвечает за надлежащую схему формирования тела, начиная с плодовой мухи дрозофилы, заканчивая человеком. Другим примером фактора транскрипции, задействованного в эмбриогенезе, является SRY, который играет решающую роль в формировании пола человеческого плода.

Клеточный цикл

Многие транскрипционных факторов вовлечены в обеспечение клеточного цикла. Они определяют, до какого размера должно вырасти клетка, когда именно она должна вступить в процесс деления и когда завершить такой процесс. Примером такого транскрипционного фактора в дрожжей является Swi5, работа которого приводит к деактивации специфической протеинкиназы и, как следствие, выхода клеток из стадии митотического деления.

У растений клеточный цикл, а именно консерватнивний регуляторный путь перехода от G1 (G0) в S фазы, регулирует ТФ E2F. Сходен по структуре фактор транскрипции существует и в животных. Он играет похожую функцию в контроле клеточного деления. Другим примером регуляции клеточного цикла у животных есть Myc-онкоген, который играет роль в росте клетки и апоптозе.

Ответ на внеклеточные сигналы

Клетки могут коммуницировать между собой путем выделения во внеклеточную среду молекул, которые воспринимает система рецепторов другой клетки. Полученный сигнал запускает каскад передачи молекулярного сигнала внутри клетки, передается в факторов транскрипции и, как результат, приводит к включению или вимикнення генов, которые регулирует соответствующий фактор транскрипции.

Примером подобной коммуникации в растений может служить регуляция экспрессии генов под действием этилена под контролем этилен-чувствительных факторов транскрипции. Этилен является фитогормоном, синтез которого происходит в клетках растений и регулирующий созревания фруктов и «старения» и опадение листьев осенью.

В животных примером подобной регуляции выступает эстроген. Секретируемого тканями яичников и плаценты, эстроген проникает сквозь клеточную мембрану клеток-реципиентов, связывается с эстрогеновых рецепторов в цитоплазме и транспортируется в клеточное ядро, где прикрепляется к характерных участков ДНК в промоторной регионе. Следствием чего является изменение транскрипционной активности соответствующих генов.

Ответ на условия внешней среды

Любое изменение условий окружающей среды улавливают рецепторные системы клетки. Специфический сигнал проходит до транскрипционных факторов, следствием активации генов, продукты которых задействовано в адаптации к изменившимся условиям - изменений в температуре или влажности, уровне кислорода, кислотности, ультрафиолетового излучении или освитлюванности, наличия питательных веществ.

Например, в дрожжей при культивирования на среде с достаточным количеством моно-и дисахаридов исключены все гены, задействованные в метаболизме альтернативных питательных веществ, таких как рафиноза. Такое явление называется Глюкозная репрессия. При отсутствии легкодоступных углеводов системы глюкозно репрессии выключаются, и факторы транскрипции включают гены, ответственные за метаболизм альтернативных источников углеводов.

У животных транскрипционных факторов теплового шока HSF (Heat Shock Factor) включает экспрессию генов, продукты которых помогают клетке выжить в условиях повышенной температуры, а фактор, индуцированный гипоксией (HIF, Hypoxia-Inducible Factor), включает гены, защищающие клетку в условиях кислородного голода.

Регуляция

Обычно большинства биологических процессов присущи многоуровневая регуляция и контроль. Это касается и факторов транскрипции - они не только самостоятельно контролируют эффективность транскрипции в регулировании количества любого генного продукта (мРНК и белка) в клетке, наличие факторов транскрипции и эффективность их работы сама сложно регулируется. Ниже приведен краткий обзор этих регуляторных путей.

Синтез

Как любой белок, фактор транскрипции закодировано в виде гена, считывается с хромосомы в виде мРНК, которая впоследствии транслируется в белок. Каждый из таких этапов синтеза может регулироваться, что влияет на производство и, соответственно, активность фактора транскрипции. Интересной особенностью регуляции на данном этапе является то, что фактор транскрипции может регулировать сам себя с помощью отрицательной обратной связи. В этом случае он может действовать как собственный репрессор: если ТФ присоединяется к промотора перед собственным геном, это приводит к уменьшению синтеза РНК из своего собственного гена. Это один из механизмов, объясняет общий низкий уровень экспрессии факторов транскрипции в клетке. В некоторых случаях обратная связь может быть и положительным, что приводит к резкой различия в количестве (или уровни активности) фактора транскрипции на разных стадиях жизни клетки.

Недавно открытые микроРНК играют существенную роль в регуляции транскрипции генов путем репрессии трансляции белка с мРНК или содействию деградации мРНК, комплементарно связываясь с мишенью. Во многих случаях мРНК транскрипционных факторов как раз и выступает непосредственной мишенью некоторых микроРНК. Например, у растений экспрессия TCP генов, кодирующих факторы транскрипции регулирует микроРНК.

Транспорт

В эукариот гены транскрипционных факторов, как и большинство белков, транскрибируются в клеточном ядре, после чего их мРНК транспортируются в цитоплазму, где и проходит процесс трансляции. Впрочем, белки, обслуживающих ядерные процессы, возвращаются обратно в ядра в процессе ядерного транспорта. Сигналом для этого является наличие в белковой цепи, региона, который называется сигнальной последовательностью ядерной локализации. Эта последовательность играет значительную роль в регуляции факторов транскрипции.. Некоторые факторы транскрипции, например, определенные ядерные рецепторы и некоторые другие, прежде чем они будут транспортироваться в ядро, также должны присоединить некий для их лиганд в цитоплазме.

Активация

Некоторые факторы транскрипции имеют в своей структуре помимо домена, с помощью которого фактор привязывается к ДНК, еще целый ряд регуляторных, чувствительных к определенным молекулярных сигналов доменов. По механизму восприятия сигнала их условно можно разделить на следующие категории:

связь с лигандом. Как было указано выше, связь с лигандом может определять эффективность или возможность ядерной локализации фактора. Так же связь с лигандом может изменять пространственную структуру белка и таким образом влиять на эффективность взаимодействия белок-ДНК, а также на белок-белковую взаимодействие.
фосфорилирования. Многие факторы транскрипции, например STAT, в своей структуре содержат специфические участки, которые должны фосфорилированы ТФ связывать ДНК.
взаимодействие с другими факторами транскрипции. Часто ТФ способны к гомо-, гетеро-и димеризации или образования белковых комплексов с регуляторными белками.
Доступность ДНК к связыванию с фактором

В эукариот гены, не транскрибируются на данный момент, часто находятся в гетерохроматина. Гетерохроматин - это плотно упакованных гистонами участок хромосомы. ДНК в гетерохроматина недоступна для многих ТФ. Чтобы ТФ могли связаться с ДНК, гетерохроматин должен раскрутиться в эухроматин менее плотную организацию хромосомы. Это осуществляется путем модификации гистонов, например их метилированием. Таким образом связывания ТФ влияет на регуляцию работы факторов транскрипции. Другим фактором может быть недоступным занятость участка ДНК другим фактором транскрипции. ТФ могут работать в паре играть антагонистическую роль (активатор - репрессор) при регуляции одного и того же гена.

Наличие других кофакторов транскрипционных факторов

Большинство ТФ не работают самостоятельно. Начало процесса транскрипции гена многих белков. Отсутствие хотя бы одного может привести к неэффективной работе всего комплекса инициации и РНК-полимеразы.

Структура

ТФ имеют модульную структуру и содержат следующие домены:

ДНК-связывающий домен, с помощью которого DBD) - взаимодействует с ДНК в районе промоторов.
Домен транс-активации, содержащий участки, куда могут присоединяться другие белки, такие как транскрипционные ко-регуляторы. Эти домены часто фигурируют в контексте активаторного функции
Домен, чувствительный к сигналу, или, как его еще называют, лиганд-связывающий домен, который может распознавать внешний молекулярный сигнал и соответственно изменять активность фактора транскрипции, что приводит к общей изменения в экспрессии генов. Чувствительность к сигналу и функция трансактивации может быть как в одном и том же домене, так и находиться не только в разных доменах, но и в различных белках.
ДНК-связывающий домен

ДНК-связывающий домен - любой транскрипции, связывается с двойным или одинарным цепью ДНК благодаря сродства к ДНК вообще или к конкретной специфической последовательности нуклеотидов. Ниже приведен список важнейших доменов ДНК-связывающих

Сайт связывания

Последовательность ДНК, которые взаимодействуют с факторами транскрипции называется участком связывания. Взаимодействие осуществляется с осуществляется за счет комбинации электростатических или ван дер ваальсовых сил. Природа этих химических взаимодействий определяет специфичность присоединения к ДНК многих ТФ, однако сама сила при взаимодействии с нуклеотидной последовательности. Некоторые факторы транскрипции способны присоединяться не к одной последовательности, а к разным, если они похожи, образуя различные по силе связи.

Например, ТАТА-связывающих белков специфически распознает нуклеотидную последовательность TATAAAA (ТАТА-бокс), но способен также присоединяться к таким последовательностей, как TATATAT или TATATAA.

Поскольку факторы транскрипции могут присоединяться к целому ряду нуклеотидных последовательностей, касается того достаточно короткие и встречаются часто на всем геноме, маловероятно, что факторы транскрипции присоединятся к любой подобной последовательности на любом участке ДНК. Вероятно, такие как доступность участка ДНК, наличие кофакторов способствовать направлению ТФ в нужные участке ДНК. Сама последовательность оснований не является достаточной информацией для предсказания потенциальной участки связывания.

Впрочем, существуют компьютерные программы, которые могут предсказать возможные участки связывания благодаря алгоритму сравнению нуклеотидных последовательностей с уже известными и описанными ранее, например TFSEARCH, AliBaba 2.1, F-Match 1.0, Match - 1.0.

Классификация факторов транскрипции

Поскольку факторы транскрипции имеют много сходств в построении доменов, хотя механизмы регуляции, а также процессы, которые они регулируют, существенно отличаются, существует три независимых классификации факторов транскрипции: (1) классификация по механизму действия (2) функциональная классификация и (3) классификация по структуре ДНК доменов. Все три типа классификации касаются одновременно всех типов живых организмов.

Классификация по механизму действия

Различают три основных класса ТФ:

Базальные факторы транскрипции, задействованные в формировании комплекса преинициации. Как было упомянуто выше, к таковым относятся факторы TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, AND TFIIH, которые являются убиквитарнимы и связываются с ДНК в регионе вокруг транскрипционного старта генов класса II.
Верхние ТФ - факторы, которые присоединяются к промотора выше последовательности инициации транскрипции, стимулируя или репрессируя транскрипцию.
Транскрипционные факторы, которые индуцируются - факторы, которые подобны предыдущей группы, но требуют определенного молекулярного сигнала для присоединения к транскрипционного комплекса.
Функциональная классификация

ТФ клисификують при их регуляторной функцией:

I. конститутивные - присутствуют во всех клетках в любой момент времени. Например, базальные факторы транскрипции, Sp1, NF1, Ccaat-энхансер-связывающий белок.
II. индуцибельнои - требующие активации..
II.A в развитии организма (клеточно-специфичные) - экспрессия контролируемая, впрочем, если они уже имеются в клетке, то не требуют дополнительной активации - GATA, HNF, PIT-1, MyoD, Myf5, Hox.
II.B зависимые - требующие внешнего сигнала для активации
II.B.1 зависящие от внеклеточного сигнала-лиганда.
II.B.2 зависящие от внутриклеточного сигнала-лиганда - SREBP, p53
II.B.3 зависимые от рецепторов клеточной мембраны.
II.B.3.a резидентные ядерные факторы - такие, находящихся в ядре в зависимости от полученного сигнала. Например: CREB, AP-1, Mef2.
II.B.3.b латентные цитоплазматические факторы - в неактивном фактора транскрипции, содержащийся в цитоплазме при получении соответствующего сигнала и активации направляется в ядра. Наприлад: STAT, R-SMAD, NF-kB, Notch, TUBBY, NFAT.
Структуре ДНК доменов

Чаще ТФ классифицируют по сходству с функциональными доменов и третичной структуры их ДНК-связывающий домен.

1 Надкласс: Основные Домены (основная спираль-петля-спираль) basic helix-loop-helix (bHLH)
1.1 Класс: Лейцинова застежка (Leucine zipper bZIP)
1.1.1 Семейство: AP-1-подобные
1.1.2 Семейство: CREB
1.1.3 Семейство: Ccaat-энхансер-связывающий белок-образные
1.1.4 Семейство: bZIP / PAR
1.1.5 Семейство: Растительные G-box связующие факторы
1.1.6 Семейство: ZIP только
1.2 Класс: Спираль-петля-спираль
1.2.1 Семейство: Убиквитарни факторы класс А
1.2.2 Семейство: миогенные факторы MyoD
1.2.3 Семейство: Achaete-Scute
1.2.4 Семейство: Tal / Twist / Atonal / Hen
1.3 Класс: Спираль-петля-спираль / Лейцинова застежка bHLH-ZIP
1.3.1 Семейство: Убиквитарни bHLH-ZIP факторы, включая USF и SREBP
1.3.2 Семейство: Факторы, контролирующие клеточный цикл c-Myc
1.4 Класс: NF-1
1.4.1 Семейство: NF-1
1.5 Класс: RF-X
1.5.1 Семейство: RF-X (гены NFX2, NFX3, NFX5)
1.6 Класс: bHSH
2 Надкласс: Цинк-координированные домены ДНК-связывающий
2.1 Класс: Cys4 цинковые пальцы (zinc finger) ядерных рецепторов
2.1.1 Семейство: Рецепторы стероидных гормонов
2.1.2 Семейство: Подобные рецепторов тироидных гормонов
2.2 Класс: разнообразные Cys4 цинковые пальцы
2.2.1 Семейство: GATA ТФ
2.3 Класс: Cys2His2 домен цинковые пальцы
2.3.1 Семейство: Убиквитарни факторы TFIIIA и Sp1
2.3.2 Семейство: Регуляторы роста и клеточного цикла Krüppel
2.3.4 Семейство: Большие факторы со связующими качествами / NF-6B-образные
2.4 Класс: Cys6 цистеин-цинковый кластер
2.5 Класс: Цинковые пальцы другой композиции
3 Надкласс: Спираль-петля-спираль
3.1 Класс: Гомеобокс
3.1.1 Семейство: Только гомеодомен Ubx
3.1.2 Семейство POU домен
3.1.3 Семейство: Гомеодомен с регионом LIM
3.1.4 Семейство: Гомеодомен плюс цинковые пальцы
3.2 Класс: Парный бокс
3.2.1 Семейство: Парный бокс плюс гомеодомен
3.2.2 Семейство: Только парный бокс
3.3 Класс: Вилкова головка (Fork head) / Крылатая спираль (Winged helix)
3.3.1 Семейство: Регуляторы развития forkhead
3.3.2 Семейство: тканевые-специфические регуляторы
3.3.3 Семейство: Регуляторы клеточного цикла
3.3.0 Семейство: Другие регуляторы
3.4 Класс: Факторы теплового шока HSF
3.4.1 Семейство: HSF
3.5 Класс: триптофановых кластер
3.5.1 Семейство: Myb
3.5.2 Семейство: Ets-образный
3.5.3 Семейство: Интерферон регулируемый
3.6 Класс: TEA домен транскрипционных энхансер
3.6.1 Семейство: TEA (TEAD1, TEAD2, TEAD3, TEAD4)
4 Надкласс: бета-складчатые факторы с незначительным желобкового контактом
4.1 Класс: RHR
4.1.1 Семейство: Rel / ankyrin, NF-kB
4.1.2 Семейство: ankyrin только
4.1.3 Семейство: NF-AT
4.2 Класс: STAT
4.2.1 Семейство: STAT
4.3 Класс: p53
4.3.1 Семейство: p53
4.4 Класс: MADS бокс
4.4.1 Семейство: регуляторы дифференциации
4.4.2 Семейство: те, что отвечают на внешний сигнал
4.5 Класс: бета-Barrel альфа-спираль
4.6 Класс: TATA-связывающий белок
4.6.1 Семейство: TBP
4.7.1 Семейство: SOX, SRY
4.7.2 Семейство: TCF-1
4.7.3 Семейство: HMG2-подобные, SSRP1
4.7.5 Семейство: MATA
4.8 Класс: гетеромерний CCAAT факторы
4.8.1 Семейство: гетеромерний CCAAT факторы
4.9 Класс: Grainyhead
4.9.1 Семейство: Grainyhead
4.10 Класс: Домен холодового шока
4.10.1 Семейство: csd
4.11 Класс: Runt
4.11.1 Семейство: Runt
0 Надкласс: Другие факторы транскрипции
0.1 Класс: Copper первый протеин
0.2 Класс: HMGI (Y)
0.2.1 Семейство: HMGI (Y)
0.3 Класс: Pocket домен
0.4 Класс: E1A-образный
0.5 Класс: AP2/EREBP-подибний
0.5.1 Семейство: Apetala 2
0.5.2 Семейство: EREBP
0.5.3 надсемейства: AP2/B3
0.5.3.1 Семейство: ARF
0.5.3.2 Семейство: ABI
0.5.3.3 Семейство: RAV
Методы исследования факторов транскрипции

Компьютерные методы исследования

Методы предсказания участков связывания для факторов транскрипции

Метод исследования нуклеотидных последовательностей.
Сейчас наиболее распространенный метод предсказания потенциальных участков связывания, базирующийся на сравнение с уже известными ранее описанными участками. Для поиска используется алгоритм матриц позиционной веса (Position Weight Matrix, PWM) Впрочем, точность предсказания зависит от позиции участки на хромосоме и качества прочтения участка ДНК.

Метод ab-initio (лат. изначально).
Этот метод не базируется на экспериментальных данных, а скорее на компьютерные симуляции контакта нуклеотидов и аминокислот. Компьютерные моделирования, которые рассматривают структурную гибкость и избыточность взаимодействия, требующих интенсивного и продолжительного вычисления. «Карты свободной-энергии», полученные от вычислений взаимодействия различных пар нуклеотидов и аминокислот, показали различную специфичность. Эти данные для всех комбинаций нуклеотидов и аминокислот могут быть использованы для предсказания участков связывания.

Метод сравнения структур.
Заключается в анализе базы данных структур комплекса ДНК - белок. В этом случае потенциальные функции для специфических взаимодействий между нуклеотидами и аминокислотами определяются эмпирически, как результат статистического анализа. Для оценки способности последовательностей до сложных структур специфических факторов транскрипции используют статистический потенциал и комбинацию последовательных вычислительных процедур, подобную распознавания трехмерной структуры протеина. Точность этого метода для целевого предсказания все еще ограничена за ограниченного количества доступных структурных данных. Однако, преимущество этого метода заключается в том, что можно количественно исследовать специфичность эффектов деформации ДНК и другие структурные эффекты. Потенциальное увеличение количества структурных данных делает этот метод достаточно перспективным.

Лабораторные методы исследования

Поиск новых факторов транскрипции.

Молекулярное клонирование.
Как и любой ген, ген, кодирующий фактор транскрипции промоторные последовательность ДНК, можно клонировать, используя стандартные технологии и информацию, полученную с помощью компьютерных методов исследования. Клонированный ген можно хранить в векторе и использовать для различных экспериментов - от детекции гена в геноме к генно-инженерных манипуляций.

ChIP-on-chip
Новый мощный экспериментальный метод, который является комбинацией имунопреципитации хроматина (CHromatin иmmunoPrecipitation («ChIP»)) и технологии биочипа. Метод позволяет изучать взаимодействие белков и ДНК in vivo. Чаще всего его используют в экспериментах с организмами, геном которых прочитано полностью, что дает максимальное количество информации относительно нуклеотидных последовательностей промоторов. До сих последовательности присоединяются белки, которые могут быть потенциальными факторами транскрипции, благодаря способности присоединяться физически к ДНК. Эти белки можно детектировать, выделять и секвенировать. Недостатками этого метода являются высокая цена, большой размер ДНК фрагментов, анализа, а также невозможность различать геномные повторы.

Изучение структуры и физико-химических свойств факторов транскрипции

Метод оценки термодинамического потенциала, или энергии Гиббса (дельта G).
Этот метод базируется на экспериментальном измерении химического сродства фактора транскрипции к участку связывания. Поскольку в данном случае измеряется физическая возможность связи, предвидения является более достоверным. Метод имеет определенные ограничения, поскольку не учитывает возможного участия других факторов транскрипции для связывания, а также изменения трехмерной конфигурации молекулы при получении дополнительных молекулярных сигналов.

Изучение функции факторов транскрипции.

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) в реальном времени.
Реакция обратной транскрипции в комбинации с ПЦР в реальном времени позволяет количественно оценивать уровень экспрессии генов, кодирующих факторы транскрипции. Метод позволяет одновременно исследовать экспрессию всех на сегодня известных факторов транскрипции в разных тканях. Например для арабидопсиса разработана платформа ПЦР в реальном времени, где анализу подвергают одновременно 1400 факторов транскрипции

Биочип
Биочип также широко используется для изучения экспрессии генов в различных тканях. Как и для ПЦР в реальном времени, мРНК должна быть обратно-транскрибировано в кДНК, замечена радиоактивным или флюоресцентной меткой и загибридизована на биочип. Метод дает возможность сравнивать мРНК из различных тканей.

Визуализация работы факторов транскрипции in vivo.
Открытие зеленого флюоресцентного белка и применение его в лабораторных исследованиях открыло новые возможности для визуализации локализации и динамики миграции факторов транскрипции в клетке. Для этого используют комбинацию генно-инженерных подходов и флуоресцентную микроскопию.

Значение для человека

Болезни

Поскольку факторы транскрипции регулируют экспрессию целого ряда генов, мутации в них, как правило, значительно влияют на фенотипические проявления, касающиеся процессов развития и клеточного цикла.

У человека описано несколько болезней, вызванных мутацией в генах, кодирующих факторы транскрипции.

Синдром Ретта. Психоневрологическая болезнь, вызванная мутацией в транскрипционном факторе MECP2. Это репрессор, который работает в определенный момент времени в мозгу ребенка и является ответственным за отключения в определенный момент нескольких генов на протяжении развития мозга. Если ген мутировавший, то исключение не происходит и мозг начинает неправильно развиваться. Ген локализован на Х-хромосоме, поэтому болезнь наблюдается только у девочек. Для плода мужского пола эта мутация летальная.
Диабет. Одна из редких форм диабета может быть вызвана мутациями в генах факторов транскрипции, один из которых называется гепатоцитний ядерный фактор HNF, а другой - фактор инсулинового промотора IPF1.
Вербальная апраксия. Болезнь, когда пациент не способен к координированных движений и жестов, которые сопровождают речь. Вызванная мутацией в факторе транскрипции FOXP2.
Рак. Известно, что многие факторы транскрипции задействованы в канцерогенезе. Например такие как P53 и c-Myc.
Одомашнивание и селекция

Сравнительный анализ геномов растений показал, что гены, кодирующие ТФ, эволюционируют быстрее. Причем именно на отбор мутаций этих генов была направлена искусственная селекция растений, которая привела к их одомашнивания.

Одомашнивания кукурузы. Мутация гена, кодирующего фактор транскрипции tga1, принадлежащий к семейству SBP-доменов привела к превращению предка кукурузы теосинте на современную кукурузу.
Одомашнивание томатов. Согласно результатам научного исследования, размер фруктов томатов обусловлен мутацией в факторе транскрипции, который гомологический к человеческому онкогены cH-ras p21.
Одомашнивание пшеницы. Основным геном, мутация в котором поспособствовала образованию одомашненного формы пшеницы, был ген Q, который относится к факторам транскрипции семейства AP2. Этот ген контролирует ряд фенотипических признаков, такие как форму и упругость зерновки, длину колоска, хрупкость стебля, а также время колошения.