로커스 제어 영역

Locus control region

로커스 제어 영역(LCR)은 원위 염색체 부위에서 연결된 유전자의 발현을 강화하는 장거리 시스 조절 요소다.카피 번호에 의존하는 방식으로 기능하며, 적혈구 세포에서 β-글로빈 유전자의 선택적 표현에서 볼 수 있듯이 조직에 특화된 것이다.[1]유전자의 발현 수준은 촉진제, 증진제, 소음기와 같은 LCR과 유전자-최소 원소에 의해 수정될 수 있다.LCR은 염색체 변형, 공동 활성제, 전사 콤플렉스를 모집하여 기능한다.[2]그것의 염기서열은 많은 척추동물들에게 보존되어 있으며, 특정 부위의 보존은 기능상의 중요성을 시사할 수 있다.[2]두 사람 모두 전사 콤플렉스 채용을 통해 장거리 cis 규제를 수행한다는 점에서 초인공약에 비유됐다.[3]

역사

β-글로빈 LCR은 20년 전에 유전자이전 생쥐 연구에서 확인되었다.이러한 연구들은 베타글로빈 유전자 발현에 대한 정상적인 조절을 위해 LCR이 필요하다고 결정했다.[4]이 추가 규제 요소의 존재에 대한 증거는 β-글로빈 유전자의 발현에 필수적인 β-글로빈 성단의 업스트림 20kb 영역이 부족한 환자 그룹에서 나왔다.비록 모든 유전자와 다른 규제 요소들은 온전했지만, 이 영역이 없으면 β-글로빈 성단의 유전자는 하나도 발현되지 않았다.[5]

예

참고 항목:인간 β-글로빈 로쿠스

비록 그 이름이 LCR이 단일 영역으로 제한된다는 것을 의미하지만, 이 의미는 β-글로빈 LCR(HBB-LCR)에만 적용된다.다른 연구들은 하나의 LCR이 그것이 통제하는 유전자의 주변과 내부에 여러 영역에 분포될 수 있다는 것을 발견했다.생쥐와 인간의 β-글로빈 LCR은 첫 번째 글로빈 유전자(엡실론)의 업스트림 6–22kb로 발견된다.그것은 다음과 같은 유전자를 조절한다.[1][2]

  • HBE1, 헤모글로빈 서브유닛 엡실론(embryonic)
  • HBG2, 헤모글로빈 서브 유닛 감마-2(태아)
  • HBG1, 헤모글로빈 서브 유닛 감마-1(태아)
  • HBD, 헤모글로빈 소단위 델타(성인)
  • HBB, 헤모글로빈 서브 유닛 베타(성인)

OPN1LW의 발현을 제어하는 Opsin LCR(Opsin-LCR)과 이러한 유전자의 업스트림인 인간 X 염색체에 OPN1MW의 첫 번째 복사본이 있다.[6]기능불능인 LCR은 양쪽 opsin의 발현 상실을 유발하여 청색 원뿔 단색증을 유발할 수 있다.[7]이 LCR은 제브라피쉬를 포함한 원격 어류에도 보존되어 있다.[8]

2002년 현재 인간에게 알려진 LCR 영역은 21개다.[1]2019년 현재, 11개의 인간 LCR이 NCBI 데이터베이스에 기록되어 있다.[9]

제안된 LCR 기능 모델

LCR이 어떻게 기능하는지에 대한 모델을 식별하기 위해 연구가 수행되었지만, 다음 모델에 대한 증거는 강하게 지지되거나 배제되지 않는다.[1]

루핑 모형

전사 인자는 과민성 사이트 코어에 결합되어 LCR이 조절하는 유전자의 촉진자와 상호작용할 수 있는 루프를 형성하게 한다.[1]

추적 모델

전사 인자는 LCR에 결합되어 콤플렉스를 형성한다.이 콤플렉스는 DNA 나선형을 따라 움직이며, 그것이 조절하는 유전자의 촉진자에게 결합될 수 있다.일단 구속되면 전사는 유전자 발현을 증가시킨다.[1]

촉진식 추적 모델

이 가설은 루프와 추적 모델을 결합하여, 전사 인자가 LCR에 결합하여 루프를 형성하고, 그런 다음 이를 찾아 그것이 조절하는 유전자의 촉진자에게 결합한다는 것을 암시한다.[1]

링크 모델

전사 인자는 비DNA 결합 단백질과 염색질 수식어를 사용하여 순차적으로 LCR에서 발기인으로 DNA에 결합된다.이것은 전사영역을 노출시키기 위해 염색체 순응을 변화시킨다.[1]

LCR 관련 질병

유전자이전 생쥐에 대한 연구는 β-글로빈 LCR의 삭제로 염색체 영역이 이염색체 상태로 응축되는 원인이 된다는 것을 보여주었다.[1][2]이는 인간과 생쥐에게 β-탈라세미스를 일으킬 수 있는 β-글로빈 유전자의 발현 감소로 이어진다.

참조

  1. ^ a b c d e f g h i Li Q, Peterson KR, Fang X, Stamatoyannopoulos G (November 2002). "Locus control regions". Blood. 100 (9): 3077–86. doi:10.1182/blood-2002-04-1104. PMC 2811695. PMID 12384402.
  2. ^ a b c d Levings PP, Bungert J (March 2002). "The human beta-globin locus control region". European Journal of Biochemistry. 269 (6): 1589–99. doi:10.1046/j.1432-1327.2002.02797.x. PMID 11895428.
  3. ^ Gurumurthy A, Shen Y, Gunn EM, Bungert J (January 2019). "Phase Separation and Transcription Regulation: Are Super-Enhancers and Locus Control Regions Primary Sites of Transcription Complex Assembly?". BioEssays. 41 (1): e1800164. doi:10.1002/bies.201800164. PMC 6484441. PMID 30500078.
  4. ^ Gerstein MB, Bruce C, Rozowsky JS, Zheng D, Du J, Korbel JO, et al. (June 2007). "What is a gene, post-ENCODE? History and updated definition". Genome Research. 17 (6): 669–81. doi:10.1101/gr.6339607. PMID 17567988.
  5. ^ Nussbaum R, McInnes R, Willard H (2016). Thompson &Thompson Genetics in Medicine (Eighth ed.). Philadelphia: Elsevier. p. 200.
  6. ^ Deeb SS (June 2006). "Genetics of variation in human color vision and the retinal cone mosaic". Current Opinion in Genetics & Development. 16 (3): 301–7. doi:10.1016/j.gde.2006.04.002. PMID 16647849.
  7. ^ Carroll J, Rossi EA, Porter J, Neitz J, Roorda A, Williams DR, Neitz M (September 2010). "Deletion of the X-linked opsin gene array locus control region (LCR) results in disruption of the cone mosaic". Vision Research. 50 (19): 1989–99. doi:10.1016/j.visres.2010.07.009. PMC 3005209. PMID 20638402.
  8. ^ Tam KJ, Watson CT, Massah S, Kolybaba AM, Breden F, Prefontaine GG, Beischlag TV (November 2011). "Regulatory function of conserved sequences upstream of the long-wave sensitive opsin genes in teleost fishes". Vision Research. 51 (21–22): 2295–303. doi:10.1016/j.visres.2011.09.010. PMID 21971525.
  9. ^ "Search: "locus control region"[title] AND "Homo sapiens"[porgn] AND alive[prop]". NCBI Gene. Retrieved 20 August 2019.