Μοριακή Bιολογία ΔIAΛEΞΕΙΣ 7 & 8

Transcript

1 Μοριακή Bιολογία ΔIAΛEΞΕΙΣ 7 & 8 ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΗ METAΓPAΦH Χρήστος Παναγιωτίδης, Ph.D. Καθηγητής Κυτταρικής/Μοριακής Βιολογίας Εργαστήριο Φαρμακολογίας, Τομέας Φαρμακογνωσίας/Φαρμακολογίας Τμήμα Φαρμακευτικής, Σχολή Επιστημών Υγείας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Θεσσαλονίκη

2 Άς θυμηθούμε τι είναι η μεταγραφή TI EINAI METAΓPAΦH; Mεταγραφήείναι η παραγωγή μορίων RNA, με χρησιμοποίηση του DNA σαν μήτρα. Mόνο η μία αλυσίδα του DNA χρησιμοποιείται σαν μήτρα. H αλληλουχία των βάσεων του παραγομένου μορίου RNA αίναι συμπληρωματική της μιάς αλυσίδας του DNA, δηλ. της κωδικής.

3 Ας θυμηθούμε τα συστατικά που απαιτούνται για τη μεταγραφή ΤI XPEIAZETAI ΓIA NA ΓINEI METAΓPAΦH; Xρειάζεται να υπάρχει DNA (μήτρα) Xρειάζεται το ένζυμο που θα καταλύσει την αντίδραση (RNA πολυμεράση) Xρειάζονται τριφωσφορικά ριβονουκλεοτίδια (οι δομικές μονάδες του RNA) Xρειάζονται μικρομοριακοί παράγοντες (π.χ. Ιόντα μαγνησίου, πολυαμίνες κλπ) για τηβέλτιστηλειτουργία της αντίδρασης. Xρειάζονται μεγαλομοριακοί παράγοντες απαραίτητοι για τη δράση και ρύθμιση της RNA πολυμεράσης Και μην ξεχνάτε: Mεταγραφή είναι η παραγωγή μορίων RNA, με χρησιμοποίηση της μιάς αλυσίδας του DNA σαν μήτρα, με πολυμερισμό τριφωσφορικών ριβονουκλοτιδίων απο την RNA πολυμεράση.

4 O βασικός μηχανισμός της μεταγραφής Nεοσυντιθέμενο RNA μεταγράφημα RNA πολυμεράση Τριφωσφορικά ριβονουκλεοτίδια Διπλή έλικα DNA Θέση επανελίκωσης Θέση ξετυλίγματος του DNA Bραχύ τμήμα διπλής έλικας DNA/RNA Kατεύθυνση μεταγραφής

5 H γονιδιακή οργάνωση είναι διαφορετική σε προκαρυώτες και ευκαρυώτες ΠΩΣ ΛOIΠON EΞEIΔIKEYETAI H EKΦPAΣH TOY KENTPIKOY ΔOΓMATOΣ THΣ MOPIAKHΣ BIOΛOΓIAΣ ΣTOYΣ ΠPOKAPYΩTIKOYΣ KAI EYKAPYΩTIKOYΣ OPΓANIΣMOYΣ;

6 Tο βασικό δόγμα της μοριακής βιολογίας σε ευκαρυωτικά και προκαρυωτικά κύτταρα Eυκαρυώτες Προκαρυώτες κυτταρόπλασμα ιντρόνια πυρήνας εξόνια METAΓPAΦH πρωτείνη METAΦPAΣH METAΓPAΦH ΣYPPAΦH RNA METAΦPAΣH πρωτείνη

7 AΣ ΘYMHΘOYME ΠAΛI H γενετική πληροφορία βρίσκεται κωδικοποιημένη στο DNA Προκαρυωτικό χρωμόσωμα Eυκαρυωτικό χρωμόσωμα Tο βακτήριο έχει ένα κυκλικό χρωμόσωμα Γονιδιακός τόπος Eυκαρυωτικά χρωμοσώματα Xρωμόσωμα Xρωμόσωμα Γονιδιακός τόπος

8 Που συνδέεται η ευκαρυωτική RNA πολυμεράση για να μεταγράψει ένα γονίδιο; H αναγνώριση καθορίζεται από την αλληλουχία των βάσεων του DNA στο τμήμα του γονιδίου που λέγεται υποκινητής H αλληλουχία αυτή βρίσκεται κοντά στο σημείο έναρξης της μεταγραφής και πριν από αυτό H αναγνώριση γίνεται με τη βοήθεια πρωτεϊνών που λέγονται γενικοί (ή βασικοί) μεταγραφικοί παράγοντες

9 ΓΙΑΤΙ ΟΙ ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΕΣ RNA ΠΟΛΥΜΕΡΑΣΕΣ ΧΡΕΙΑΖΟΝΤΑΙ ΤΗ ΒΟΗΘΕΙΑ ΕΠΙΠΛΕΟΝ ΜΕΤΑΓΡΑΦΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΓΙΑ ΝΑ ΣΥΝΔΕΘΟΥΝ ΜΕ ΤΟΥΣ ΥΠΟΚΙΝΗΤΕΣ ΤΩΝ ΓΟΝΙΔΙΩΝ; ΔΙΟΤΙ ΔΕΝ ΕΧΟΥΝ ΤΗΝ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑ ΝΑ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΟΥΝ ΚΑΙ ΝΑ ΣΥΝΔΕΘΟΥΝ ΣΤΙΣ ΑΛΛΗΛΟΥΧΙΕΣ ΤΩΝ ΥΠΟΚΙΝΗΤΩΝ

10 Στους προκαρυώτες, η αναγνώριση του υποκινητή γίνεται από την RNA-πολυμεράση (μέσω της σ-υπομονάδας) Η RNA πολυμεράση συνδέεται στο DNA μη ειδικά υποκινητής ειδική πρόσδεση στις αλληλουχίες -10 & -35 του υποκινητή κλειστό σύμπλοκο με τον υποκινητή ανοιχτό σύμπλοκο με τον υποκινητή αποελίκωση (ξετύλιγμα) του DNA στην περιοχή της θέσης έναρξης έναρξη της μεταγραφής απελευθέρωση του παράγοντα σ επιμήκυνση της αλυσίδας του RNA

11 Πως γίνεται η αναγνώριση του υποκινητή την ευκαρυωτική RNA-πολυμεράση; Η αναγνώριση γίνεται σε ειδικές νουκλεοτιδικές αλληλουχίες στον υποκινητή του γονιδίου Οι αλληλουχίες αυτές εντοπίζονται κοντά στο σημείο έναρξης της μεταγραφής Η αναγνώριση αυτών των αλληλουχιών γίνεται με τη βοήθεια ειδικών πρωτεϊνών που ονομάζονται γενικοί (ή βασικοί) μεταγραφικοί παράγοντες οι οποίοι συνεργάζονται με τις ευκαρυωτικές RNA-πολυμεράσες

12 Διαφορές στη ρύθμιση της μεταγραφής μεταξύ ευκαρυωτών και προκαρυωτών; Το μάτισμα του προ-mrna προσθέτει ένα επιπλέον επίπεδο ρύθμισης Η ευκαρυωτική μεταγραφική «μηχανή» είναι πιο περίπλοκη από την προκαρυωτική Παράγοντες που τροποποιούν τη δομή των νουκλεοσωματίων έχουν ιδιαίτερα σημαντικούς ρόλους στη ρύθμιση της ευκαρυωτικής μεταγραφής Οι Μεταγραφικοί Παράγοντες συνήθως συνδέονται (άμεσα ή έμμεσα) σε ρυθμιστικές περιοχές του DNA Πολλά ευκαρυωτικά γονίδια περιέχουν πολύ περισσότερες ρυθμιστικές θέσεις (αλληλουχίες) σε σχέση με τα προκαρυωτικά και ρυθμίζονται από πολύ μεγαλύτερο αριθμό ρυθμιστικών μεταγραφικών παραγόντων

13 H ευκαρυωτική RNA πολυμεράση II χρειάζεται ΓΕΝIKOYΣ μεταγραφικούς παράγοντες για την αναγνώριση των υποκινητών και τον σχηματισμό του προ-εναρκτήριου συμπλόκου TBP= Πρωτεΐνη που δεσμεύεται στο «κουτί TATA» (TATA Binding Protein) TAF=Παράγοντας που αλληλεπιδρά με τον TBP (TBP Associated Factor) TF IID= Bασικός μεταγραφικός παράγοντας απαραίτητος για την αναγνώριση του υποκινητή από την RNA Πολυμεράση II. Eίναι ένα πολυπρωτεϊνικό σύμπλοκο αποτελούμενο από τον παράγοντα TBP και τους TAFs οι οποίοι αλληλεπιδρούν μαζί του. Γενικοί (ή βασικοί) μεταγραφικοί παράγοντες= Πρωτεΐνες ή σύμπλοκα πρωτεϊνών απαραίτητα για το σχηματισμό του προεναρκτήριου συμπλόκου της RNA πολυμεράσης και την έναρξη της μεταγραφής.

14 Oι ευκαρυωτικές RNA πολυμεράσες RNA πολυμεράση I RNA πολυμεράση II RNA πολυμεράση III

15 Αναγνώριση υποκινητών από την RNA πολυμεράση I

16 Αναγνώριση υποκινητών από την RNA πολυμεράση IΙΙ

17 Σύνδεση της RNA πολυμεράσης II με τον υποκινητή Σύνδεση της RNA πολυμεράσης II Η RNA πολυμεράση II, μιά πρωτεΐνη με πολλές υπομονάδες, συνδέεται στην περιοχή του υποκινητή αλληλεπιδρώντας με τους Γενικούς Μεταγραφικούς Παράγοντες (TFIIs) Οι TFIIs στρατολογούν την ακετυλάση των ιστονών στον υποκινητή

18 Η συχνότητα σχηματισμού του προεναρκτηρίου μεταγραφικού συμπλόκου καθορίζει την «ένταση» της γονιδιακής έκφρασης Σχηματισμός σταθερού προεναρκτηρίου συμπλόκου Η σταθερότητα και η συχνότητα σχηματισμού των προεναρκτηρίων συμπλόκων καθορίζει την ένταση της μεταγραφικής έναρξης Η ένταση της μεταγραφικής έναρξης είναι θεμελιώδους σημασίας στον καθορισμό της ποσότητας των mrna που θα συντεθούν

19 Η απομάκρυνση της RNA πολυμεράσης από τον υποκινητή είναι θεμελιώδους σημασίας στη γονιδιακή έκφραση Έναρξη της μεταγραφής και απομάκρυνση της RNA πολυμεράσης από τον υποκινητή (promoter clearance) Η RNA πολυμεράση φωσφορυλιώνεται στην καρβοξυ-τελική της περιοχή (CTD) από τον μεταγραφικό παράγοντα TFIIH Αυτό της επιτρέπει να απελευθερωθεί από το προ-μεταγραφικό σύμπλοκο ξεκινώντας την διαδικασία της μεταγραφής

20 Tα κύτταρα ρυθμίζουν τη γονιδιακή έκφραση και στο επίπεδο της μεταγραφής Γονίδιο Α Γονίδιο Β ΜΕΤΑΓΡΑΦΗ ΜΕΤΑΓΡΑΦΗ ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ

21 Πως επιτυγχάνεται η ρύθμιση της μεταγραφής; Η μεταγραφική ρύθμιση λαμβάνει χώρα κυρίως μέσω της δράσης εξειδικευμένων πρωτεϊνών Οι πρωτεΐνες αυτές καλούνται Ρυθμιστικοί Μεταγραφικοί Παράγοντες Οι Ρυθμιστικοί Μεταγραφικοί Παράγοντες μπορεί να επηρεάσουν τη μεταγραφή θετικά ή αρνητικά Οι Μεταγραφικοί Παράγοντες συνήθως συνδέονται (άμεσα ή έμμεσα) σε ρυθμιστικές περιοχές του DNA Η παραπάνω σύνδεση μπορεί να λάβει χώρα σε περιοχές του DNA που είναι είτε κοντά ή και μακριά από τη θέση έναρξης της μεταγραφής

22 H μεταγραφική ρύθμιση σε βακτήρια και ευκαρυώτες απαιτεί αλληλεπίδραση των μεταγραφικών παραγόντων με το σύμπλοκο της RNA πολυμεράσης Ρυθμιστική αλληλουχία του γονιδίου Ενεργοποιητής RNA πολυμεράση Σημείο έναρξης μεταγραφής Ενεργοποιητής Γενικοί μεταγραφικοί παράγοντες RNA πολυμεράση Ρυθμιστική αλληλουχία του γονιδίου Υποκινητής ΒΑΚΤΗΡΙΑ Αλληλουχία TATA Υποκινητής ΕΥΚΑΡΥΩΤΕΣ Σημείο έναρξης μεταγραφής

23 Pύθμιση μεταγραφής στο οπερόνιο της λακτόζης Το θρεπτικό υλικό περιέχει γλυκόζη(χαμηλά επίπεδα camp) αλλά όχι λακτόζη Υποκινητής χειριστής Το θρεπτικό υλικό περιέχει και γλυκόζη(χαμηλά επίπεδα camp) και λακτόζη Πολύ μικρά ποσά mrna Λακτόζη Σύμπλοκο επαγωγέακαταστολέα Το θρεπτικό υλικό δεν περιέχει γλυκόζη(υψηλά επίπεδα camp) αλλά περιέχει λακτόζη Περιοχή πρόσδεσης καταστολέα Πολύ μεγάλα ποσά lac mrna

24 Πολλοί μεταγραφικοί παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν την μεταγραφή συνεργιστικά από απόσταση ρυθμιστικές αλληλουχίες του γονιδίου ενδιάμεσο DNA γενικοί μεταγραφικοί παράγοντες ρυθμιστικοί μεταγραφικοί παράγοντες RNA πολυμεράση ανοδικές αλληλουχίες υποκινητής έναρξη της μεταγραφής

25 Περισσότερες θέσεις σύνδεσης μεταγραφικών παραγόντων στα ευκαρυωτικά γονίδια σημαίνει μεγαλύτερο εύρος απόκρισης σε σήματα βακτήρια ρυθμιστική αλληλουχία υποκινητής μύκητες άνθρωπος

26 Οι λειτουργικές περιοχές των μεταγραφικών παραγόντων είναι ανεξάρτητες και μπορούν να ανταλλαγούν μεταξύ παραγόντων

27 Eνισχυτές & μεταγραφική ρύθμιση από απόσταση Βασική μεταγραφή Γονίδιο Γονίδιο Ενεργοποιημένη μεταγραφή Θηλειά DNA Ειδικοί μεταγραφικοί παράγοντες Ενισχυτής Ενισχυτής Εναρκτήριο σύμπλοκο Ενεργοποιημένη μεταγραφή Γονίδιο Γονίδιο Ενεργοποιημένη μεταγραφή Ενεργοποιημένη μεταγραφή ΠPOΣOXH: ME TON IΔIO MHXANIΣMO, AΛΛA APNHTIKA, MΠOPOYN NA PYΘMIΣOYN TH METAΓPAΦH AΠO AΠOΣTAΣH OI AΠOΣIΩΠHTEΣ.

28 Θετική ρύθμιση της ευκαρυωτικής μεταγραφής Οι ευκαρυωτικοί μεταγραφικοί ενεργοποιητές είναι συχνά αποτελούνται από ανεξάρτητες λειτουργικές περιοχές, π.χ. Άλλες για σύνδεση με το DNA και άλλες για μετεγραφική ενεργοποίηση ΠΕΡΙΟΧΗ ΜΕΤΑΓΡΑΦΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗΣ ΠΕΡΙΟΧΗ ΠΡΟΣΔΕΣΗΣ ΣΤΟ DNA Παράδειγμα: Ο μεταγραφικός παράγοντας Gal4 συνδεδεμένος στο DNA

29 Στρατολόγηση πρωτεϊνικών μεταγραφικών συμπλόκων από μεταγραφικούς ενεργοποιητές Οι ευκαρυωτικοί ενεργοποιητές της μεταγραφής λειτουργούν κυρίως στρατολογώντας άλλους παράγοντες. Ωστόσο, μπορούν να στρατολογήσουν και την RNA πολυμεράση με δύο κυρίως τρόπους: 1. Αλληλεπιδρώντας με άλλα συστατικά της μεταγραφικής μηχανής. 2. Στρατολογώντας τροποποιητές των νουκλεοσωματίων που μπορούν να αλλάξουν τη δομή της χρωματίνης στη περιοχή του γονιδίου.

30 Οι ενεργοποιητές αλληλεπιδρούν με την μεταγραφική μηχανή είτε άμεσα ή έμμεσα ενισχυτής ενεργοποιητής διαμεσολαβητής (mediator) Η ευκαρυωτική μεταγραφική μηχανή περιέχει την RNA πολυμεράση αλλά και πολλές άλλες πρωτεΐνες που είναι οργανωμένες σε αρκετά σύμπλοκα που αλληλεπιδρούν με την πολυμεράση, όπως για παράδειγμα τα σύμπλοκα του Διαμεσολαβητή (Mediator) και του συμπλόκου του γενικού μεταγραφικού παράγοντα TFII D. Οι ενεργοποιητές αλληλεπιδρούν με ένα ή περισσότερα από αυτά τα σύμπλοκα στρτολογώντας στη περιοχή του γονιδίου.

31 Διαμεσολαβητής: Ένα πολυπρωτεϊνικό σύμπλοκο που επικοινωνεί με την RNA πολυμεράση ολοένζυμο Διαμεσολαβητής RNA πολυμεράση Προεναρκτήριο σύμπλοκο

32 Άμεση σύνδεση του διαμεσολαβητή στο DNA προκαλεί μεταγραφική ενεργοποίηση ακόμα και απουσία άλλων ενεργοποιητών της μεταγραφής Σύντηξη του Gal11συμπλόκου διαμεσολαβητή με την LexA προκαλεί ενεργοποίηση της έκφρασης του γονιδίου GAL1 όταν αυτό περιέχει θέσεις σύνδεσης της LexA στον υποκινητή του. Διαμεσολαβητής RNAπολυμεράση ΙΙ Θέση σύνδεσης LexA

33 H μεταγραφή επηρεάζεται από τη δομή της χρωματίνης DNA τυλιγμένο γύρω από νουκλεοσωμάτιο μεταγραφικός παράγοντας το νουκλεοσωμάτιο μετατοπίζεται για να επιτραπεί η πρόσδεση του μεταγραφικού παράγοντα Παράγοντας αναδιαμόρφωσης της χρωματίνης

34 Οι ενεργοποιητές στρατολογούν τροποποιητές της δομής της χρωματίνης βοηθώντας έτσι τη σύνδεση του μεταγραφικού συμπλόκου στον υποκινητή 1. Οι τροποποιητές κατευθύνουν τη στρατολόγηση της μεταγραφικής μηχανής 2. Οι τροποποιητές διευκολύνουν την ενεργοποίηση της έκφρασης γονιδίων τα οποία είναι «πακεταρισμένα» στην χρωματίνη με τρόπο που τα κάνει μη προσβάσιμα

35 Οι τροποποιήσεις των Ν-τελικών άκρων των ιστονών επηρεάζουν τη δομή της χρωματίνης και τη μεταγραφή ακετυλίωση καμμία τροποποίηση μεθυλίωση Πρωτεΐνη που φέρει την επικράτεια bromo Πρωτεΐνη που φέρει την επικράτεια chromo

36 Μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις των ιστονών

37 Οι ενεργοποιητές μπορούν να προάγουν μεταβολές στη δομή της χρωματίνης ενεργοποιητής υποκινητής ενεργοποιητής υποκινητής ακετυλάση των ιστονών σύμπλοκο αναδιοργάνωσης της χρωματίνης ακετυλίωση των ιστονών αναδιοργανωμένα νουκλεοσωμάτια το μεταγραφικό σύμπλοκο προσδένεται στον υποκινητή το μεταγραφικό σύμπλοκο προσδένεται στον υποκινητή

38 Πολλοι συν-ενεργοποιητές έχουν δράση ακετυλοτρανσφεράσης (ακετυλάσης ιστονών) Θέση πρόσδεσης ΟΧΙ ΜΕΤΑΓΡΑΦΗ Ν-τελικά άκρα των ιστονών Νουκλεοσωμάτια Το γονίδιο μεταγράφεται Ένα απλό σύμπλοκο ακετυλοτρανσφεράσης του ζυμομύκητα Ένα σύνθετο σύμπλοκο ακετυλοτρανσφεράσης του ζυμομύκητα

39 Ευκαρυωτικοί καταστολείς Σε αντίθεση με τους προκαρυωτικούς καταστολείς, οι ευκαρυωτικοί δεν καταστέλλουν την RNA πολυμεράση συνδεομένοι στις ίδιες αλληλουχίες με αυτήν και παρεμποδίζοντας έτσι τη σύνδεση της στον υποκινητή

40 Aρνητική ρύθμιση της ευκαρυωτικής μεταγραφής Ενεργοποιητής καταστολέας Ο καταστολέας ανταγωνίζεται το ενεργοποιητή για σύνδεση στην ίδια αλληλουχία DNA Κατασταλτική επικράτεια Ο καταστολέας συνδέεται στο DNA και αναστέλει την μεταγραφή αλληλεπιδρώντας με άλλες πρωτεΐνες Επικράτεια πρόσδεσης στο DNA

41 Οι ευκαρυωτικοί καταστολείς μπορούν να αλληλεπιδρούν με τη μεταγραφική μηχανή και να αναδιαμορφώνουν τη χρωματίνη διαμεσολαβητής άμεση καταστολή RNA πολυμεράση ΙΙ αποακετυλάση των ιστονών έμμεση καταστολή

42 Ο διμερισμός των μεταγραφικών παραγόντων μπορεί να έχει διαφορικές επιδράσεις στη μεταγραφή Α. Ο παράγοντας 1 σχηματίζει ομοδιμερή Β. Ο παράγοντας 2 σχηματίζει ομοδιμερή Γ. Οι παράγοντες 1 & 2 σχηματίζουν ετεροδιμερή Δ. Αναστολέας του παράγοντας 1

43 Τι σταματά έναν ενισχυτή από την μη-ειδική ενεργοποιήσει περισσότερων γονιδίων; Αφού οι ενισχυτές δρουν από μεγάλη απόσταση, υπάρχει κίνδυνος να επιδράσουν σε λάθος γενετικούς τόπους. Ειδικά στοιχεία που λέγονται ΜΟΝΩΤΕΣ (insulators) ρυθμίζουν τη δράση των ενεργοποιητών που δεσμεύονται σε ενισχυτές, παρεμποδίζοντας έτσι την μη-ειδική γονιδιακή ενεργοποίηση

44 Οι μονωτές σταματούν τη δράση των ενισχυτών ενισχυτής υποκινητής ενισχυτής ΜΟΝΩΤΗΣ υποκινητής ενισχυτής ΜΟΝΩΤΗΣ υποκινητής ενισχυτής ΜΟΝΩΤΗΣυποκινητής ενισχυτής

45 Οι ευκαρυωτικοί καταστολείς μπορούν να αλληλεπιδρούν με τη μεταγραφική μηχανή και να αναδιαμορφώνουν τη χρωματίνη διαμεσολαβητής άμεση καταστολή RNA πολυμεράση ΙΙ αποακετυλάση των ιστονών έμμεση καταστολή

46 Η τοπολογία ενός γονιδίου μπορεί να επηρεάσει τη γονιδιακή έκφραση

47 Πολλά εξωτερικά σήματα επηρεάζουν την γονιδιακή έκφραση διαμέσου της επίδρασης τους στη δράση μεταγραφικών παραγόντων

48 Διάφορα σήματα επηρεάζουν τη δράση των μεταγραφικών παραγόντων Α. Σύνθεση καινούργιου μεταγραφικού παράγοντα Δ. Σχηματισμός ετεροδιμερούς Β. Σύνδεση προσδέτη Ε. Διάσπαση διμερούς προσδέτης αναστολέας Γ. Φωσφορυλίωση ΣΤ. Ενδοκυτταρικός εντοπισμός αναστολέας

49 H ακριβής ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης απαιτεί τη συνεργιστική δράση των μεταγραφικών παραγόντων Στα ευκαρυωτικά κύτταρα συχνά απαιτούνται πολλαπλά σήματα για να «ανάψει» ένα γονίδιο. Επομένως, σε πολλά γονίδια πολλαπλοί ενεργοποιητές θα πρέπει να ενεργούν ταυτόχρονα. Η ταυτόχρονη δράση συνήθως είναι συνεργιστική: δηλαδή, δύο ενεργοποιητές μαζί επιτυγχάνουν αποτελέσματα μεγαλύτερα του αθροίσματος των δύο ξεχωριστών δράσεων. Τρεις στρατηγικές για την επίτευξη συνέργειας: Μόνο όταν δύο ενεργοποιητές είναι μαζί μπορούν να προσελκύσουν το ίδιο σύμπλοκο Ο ένας ενεργοποιητής βοηθά τη πρόσδεση του δεύτερου. Επομένως, υπάρχει συνεργιστικότητα στη πρόσδεση των δυο παραγόντων. Ο ένας ενεργοποιητής προσδένει έναν άλλον παράγοντα ο οποίος με τη σειρά του βοηθά στην πρόσδεση του δεύτερου ενεργοποιητή

50 Μηχανισμοί συνεργιστικής δράσης μεταγραφικών παραγόντων Α Β Α. Τυπική συνεργιστική πρόσδεση στο DNA Β. Δύο πρωτεΐνες αλληλεπιδρούν με μια Τρίτη φέρνοντας την στο DNA Γ. Ο ενεργοποιητής προσελκείει ένα παράγοντα αναδιαμόρφωσης της χρωματίνης, ο οποίος κατόπιν βοηθά στην αποκάλυψη μιας θέσης πρόσδεσης άλλου παράγοντα Δ. Σύνδεση του πρώτου παράγοντα προκαλεί μετατόπιση νουκλεοσωματίων και αποκάλυψη θέσης πρόσδεσης κάποιου άλλου μεταγραφικού παράγοντα Γ αναδιαμορφωτής Δ θέση Α θέση Β

51 Παράδειγμα 1 συνεργιστικής δράσης μεταγραφικών παραγόντων Το γονίδιο HO εμπλέκεται στην εκβλάστηση (budding) του σακχαρομήκυτα. Σύμπλοκο αναδιαμόρφωσης χρωματίνης ακετυλάση ιστονών Έχει δύο ενεργοποιητές: τους SWI5 και SBF. Ο SWI5 στρατολογεί τροποποιητές της χρωματίνης, & Ο SBF στρατολογεί τον διαμεσολαβητή Θέση SBF

52 Παράδειγμα 2: η συνεργιστική δράση μεταγραφικών παραγόντων στο γονίδιο της β-ιντερφερόνης εξαρτάται από την αρχιτεκτονική του υποκινητή Το γονίδιο της ανθρώπινης β- ιντερφερόνης ενεργοποιείται από ιική προσβολή, η οποία ενεργοποιεί τη συνεργιστική πρόσδεαση τριών ενεργοποιητών (NFκB, IRF, & Jun/ATF). ενισχυτής Οι τρεις ενεργοποιητές συνδέονται συνεργιστικά σε περιοχές του ενισχυτή σχηματίζοντας μια δομήπου ονομάσθηκε ενισχυτόσωμα. Ο σχηματισμός του ενισχυτοσώματος εξαρτάται από την παρουσία της αρχιτεκτονικής πρωτεΐνης HMGA1η οποία αλλάζει την αρχιτεκτονική του υποκινητή ενισχυτόσωμα

53 H ακριβής ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης απαιτεί συνεργιστική δράση των μεταγραφικών παραγόντων ΠAPAΔEIΓMA 1: TO ΓONIΔIO THΣ ΣΦAIPINHΣ ΠAPAΔEIΓMA 2: ΔIAΦOPIKH PYΘMIΣH ΓONIΔIΩN AΠO ENAN YΠOΔOXEA ΓΛYKOKOPTIKOEIΔOYΣ

54 Συνδυαστική ρύθμιση του γονιδίου της σφαιρίνης από πολλούς μεταγραφικούς παράγοντες Ρυθμιστικές περιοχές γονιδίων Θέση έναρξης μεταγραφής Θέση προσθήκης πολυ-α Εξόνια Ιντρόνια

55 Διαφορική ρύθμιση γονιδίων από έναν υποδοχέα γλυκοκορτικοειδούς Ο υποδοχέας των γλυκοκορτικοειδών απουσία γλυκοκορτικοειδών είναι ανενεργός Γλυκοκορτικοειδής ορμόνη Γονίδιο 1 Γονίδιο 1 Γονίδιο 2 Γονίδιο 2 Χαμηλή έκφραση γονιδίων Γονίδιο 3 Γονίδιο 3 Υψηλή έκφραση γονιδίων

56 Σας ευχαριστώ για την προσοχή σας