전사 계수

Transcription factor
전사 계수 용어집
  • 유전자 표현 – 단백질과 같은 기능성 유전자 제품의 합성에 유전자로부터 정보를 사용하는 과정
  • 전사 – RNA 중합효소에 의해 DNA 템플릿으로부터 메신저 RNA(mRNA)를 만드는 과정
  • 전사 계수 – DNA에 결합하고 전사를 촉진하거나 억제하여 유전자 발현을 조절하는 단백질
  • 전사 조절 – 예를 들어 DNA에 대한 RNA 중합효소 결합을 돕거나 방해하여 유전자 전사의 비율을 제어
  • 상향 조정, 활성화 또는 촉진 – 유전자 전사 속도 증가
  • 하향 조정, 억제 또는 억제 – 유전자 전사 속도 감소
  • 공동 활성제 - 유전자 전사 비율을 높이기 위해 전사 인자와 함께 작동하는 단백질(또는 작은 분자)
  • 코어프레스기 – 유전자 전사율을 줄이기 위해 전사 인자와 함께 작용하는 단백질(또는 작은 분자)
  • 반응 요소 – 전사 인자가 결합하는 특정 DNA 시퀀스
활성제의 그림

분자생물학에서 전사인자(TF)(또는 수열특정 DNA 결합인자)는 특정 DNA 염기서열에 결합하여 DNA에서 메신저 RNA에 이르는 유전정보의 전사율을 제어하는 단백질이다.[1][2]TF의 기능은 세포와 유기체의 수명 전반에 걸쳐 원하는 세포에서 적절한 양으로 표현되도록 하기 위해 유전자를 조절하는 것이다.TF 그룹은 평생 세포 분열, 세포 성장 및 세포 사멸을 지시하는 조정된 방식으로 기능하며, 배아 발달 중 세포 이주와 조직 (신체 계획) 그리고 호르몬과 같은 세포 외부로부터의 신호에 간헐적으로 반응한다.인간 게놈에는 최대 1600개의 TF가 있다.[3]전사 인자는 단백질의 구성원이며 규칙적이다.

TF는 RNA 중합효소(DNA에서 RNA로 유전자 정보를 전사하는 효소)를 특정 유전자로의 모집(활성화제로서), 또는 차단(억제제제로서)하여 단독으로 또는 복합체의 다른 단백질과 함께 작용한다.[4][5][6]

TF의 정의적인 특징은 그들이 조절하는 유전자에 인접한 특정 DNA 시퀀스에 부착되는 적어도 하나의 DNA 결합 도메인(DBD)을 포함하고 있다는 것이다.[7][8]TF는 DBD에 따라 세분류로 분류된다.[9][10]공동활성제, 염색질 개조제, 히스톤 아세틸전달제, 히스톤 디아세틸라제, 키나제, 메틸라제 등의 다른 단백질도 유전자 규제에 필수적이지만 DNA 결합 영역이 부족하여 TF가 아니다.[11]

TF의 변이가 특정 질환을 유발할 수 있고, 의약품도 잠재적으로 이들을 대상으로 할 수 있어 의약품이 관심사다.

숫자

보다 포괄적인 목록을 보려면 인간 전사 인자 목록을 참조하십시오.

전사 인자는 유전자 발현 조절에 필수적이며, 그 결과 모든 살아있는 유기체에서 발견된다.유기체 내에서 발견되는 전사 인자의 수는 게놈 크기에 따라 증가하며, 크기가 큰 게놈은 유전자당 전사 인자가 더 많은 경향이 있다.[12]

인간 게놈에는 DNA 결합 도메인을 포함하는 약 2800개의 단백질이 있으며, 이 중 1600개의 단백질은 다른 연구에서 적은 숫자로 나타나지만 전사 [3]인자로 기능하는 것으로 추정된다.[13]따라서, 전사 인자에 대한 게놈 코드의 약 10%의 유전자가 이 집단을 인간 단백질의 단일 가장 큰 집단으로 만든다.더욱이 유전자는 구별되는 전사 인자에 대해 여러 결합 부위가 곁들여지는 경우가 많으며, 이러한 각각의 유전자를 효율적으로 표현하려면 여러 다른 전사 인자(예를 들어 간세포 핵 인자 참조)의 협력적 작용이 필요하다.따라서, 약 2000명의 인간 전사 인자의 부분집합체 사용은 개발 중에 인간 게놈의 각 유전자의 고유한 규제를 쉽게 설명한다.[11]

메커니즘

전사 인자는 그들이 조절하는 유전자에 인접한 DNA의 촉진자 또는 촉진자에 결합된다.전사 인자에 따라 인접 유전자의 전사는 상향 또는 하향 조절된다.전사 인자는 유전자 발현 조절을 위한 다양한 메커니즘을 사용한다.[14]이러한 메커니즘에는 다음이 포함된다.

  • DNA에 대한 RNA 중합효소의 결합을 안정화하거나 차단한다.
  • 히스톤 단백질의 아세틸화 또는 디아세틸화를 촉진한다.전사 인자는 이것을 직접 할 수도 있고 이 촉매 활성을 가진 다른 단백질을 모집할 수도 있다.많은 전사 인자는 전사를 조절하기 위해 두 개의 반대되는 메커니즘 중 하나 또는 다른 하나를 사용한다.[15]
  • 전사 계수 DNA 복합체에[16] 공동 활성제 또는 코어 압착기 단백질을 모집하다.

함수

전사 인자는 DNA의 유전적 "청색인자"를 읽고 해석하는 단백질 그룹 중 하나이다.그들은 DNA에 결합하고 증가하거나 감소된 유전자 전사의 프로그램을 시작하는 것을 돕는다.이와 같이, 그것들은 많은 중요한 세포 과정에 필수적이다.다음은 중요한 기능 및 생물학적 역할 전사 요인의 일부다.

기저 전사 조절

eukaryotes에서, 전사하기 위해서는 일반 전사 인자(GTF)라고 불리는 중요한 종류의 전사 인자가 필요하다.[17][18][19]이러한 GTF의 상당수는 실제로 DNA를 결합하는 것이 아니라 RNA 중합효소와 직접 상호작용하는 대규모 전사사전초기화 복합체의 일부분이다.가장 일반적인 GTF는 TFIIA, TFIIB, TFIID(TATA 결합 단백질 참조), TFIIE, TFIIF, TFIIH이다.[20]초기화 콤플렉스는 DNA가 규제하는 유전자의 상류 지역인 촉진자와 결합한다.

전사의 차등적 향상

다른 전사 인자는 조절된 유전자에 인접한 DNA의 강화 부위에 결합하여 다양한 유전자의 발현을 차등 조절한다.이러한 전사 인자는 유기체의 변화하는 요구조건에 따라 유전자가 적시에 적정한 양으로 적절한 세포에 표현되도록 하는 데 매우 중요하다.

개발

다세포 유기체의 많은 전사 인자가 개발에 관여하고 있다.[21]자극에 반응하여 이러한 전사 인자는 적절한 유전자의 전사를 켜거나 끄며, 이는 세포의 운명 결정과 세포 분화에 필요한 세포 형태학이나 활동의 변화를 허용한다.예를 들어, Hox 전사 인자 집단은 인간에게 과일이 날아가는 것처럼 다양한 유기체에서 적절한 신체 패턴 형성을 위해 중요하다.[22][23]또 다른 예는 성 결정 영역 Y(SRY) 유전자에 의해 암호화된 전사 인자로, 인간의 성을 결정하는 데 큰 역할을 한다.[24]

세포간 신호에 대한 반응

세포는 다른 수용성 세포 안에서 신호 폭포를 생성하는 분자를 방출함으로써 서로 의사소통을 할 수 있다.신호가 수신자 세포에서 유전자의 상향 조절 또는 하향 조절을 필요로 하는 경우, 종종 전사 인자는 신호 계단식 하류에 위치하게 된다.[25]에스트로겐 신호는 에스트로겐 수용체 전사 인자를 포함하는 상당히 짧은 신호 캐스케이드의 예로서, 에스트로겐은 난소와 태반과 같은 조직에 의해 분비되고, 수신 세포의 세포막을 가로지르며, 세포 세포질에서 에스트로겐 수용체에 의해 결합된다.그리고 나서 에스트로겐 수용체는 세포의 핵으로 가서 DNA 결합 부위에 결합하여 관련 유전자의 전사적 조절을 바꾼다.[26]

환경에 대한 대응

전사 인자는 생물학적 자극과 관련된 신호 폭포의 다운스트림일 뿐만 아니라 환경 자극에 관련된 신호 폭포의 다운스트림일 수도 있다.높은 온도에서 생존에 필요한 유전자를 상향 조절하는 열충격인자(HSF),[27] 저산소 환경에서 세포 생존에 필요한 유전자를 상향 조절하는 저산소 유도인자(HIF), 세포 [28]내 적절한 지질 수준을 유지하는 데 도움을 주는 스테롤 규제요소결합단백질(SREBP) 등이 대표적이다.[29]

셀 사이클 제어

특히 프로토온코제네나 종양억제제제인 많은 전사 요인들은 세포 주기를 조절하는데 도움이 되며 따라서 세포가 얼마나 커질지 그리고 언제 두 딸세포로 분할될 수 있는지를 결정한다.[30][31]세포 성장과 세포 사멸에 중요한 역할을 하는 마이크 종양종이 한 예다.[32]

병생성

전사 인자는 또한 병원체 발생을 촉진하기 위해 숙주 세포의 유전자 발현을 바꾸는 데 사용될 수 있다.이것의 잘 연구된 예로는 크산토모나스 박테리아에 의해 분비되는 이펙터(TAL 이펙터)와 같은 전사 활성제가 있다.이 단백질들은 식물에 주입되면 식물 세포의 핵으로 들어가 식물 촉진자 서열을 묶고 박테리아 감염을 돕는 식물 유전자의 전사를 활성화시킬 수 있다.[33]TAL 이펙터는 TAL 이펙터의 표적 사이트에 있는 순차 반복에서 두 개의 중요한 잔류물의 정체성과 순차 DNA 베이스 사이에 단순한 관계가 있는 중앙 반복 영역을 포함한다.[34][35]이 성질은 숙주 세포의 방어 메커니즘과 더 잘 경쟁하기 위해 이들 단백질이 진화하는 것을 더 쉽게 만들 가능성이 있다.[36]

규정

생물학에서는 중요한 과정이 여러 층의 규제와 통제를 갖는 것이 일반적이다.이는 전사 요인에도 해당된다.전사 인자는 세포에 이용 가능한 유전자 생산물(RNA와 단백질)의 양을 조절하기 위해 전사 속도를 조절할 뿐만 아니라, 전사 인자 자체가 조절된다(흔히 다른 전사 인자에 의해).다음은 전사 요인의 활동을 규제할 수 있는 몇 가지 방법에 대한 간략한 개요다.

합성

전사인자(모든 단백질과 마찬가지로)는 염색체의 유전자에서 RNA로 옮겨지고, 그 다음 RNA가 단백질로 번역된다.이러한 단계 중 하나는 전사 인자의 생산(따라서 활동)에 영향을 미치도록 규제될 수 있다.이것의 함축적 의미는 전사 요인들이 스스로를 조절할 수 있다는 것이다.예를 들어, 음성 피드백 루프에서 전사 인자는 자체적인 억제자 역할을 한다.만약 전사 인자 단백질이 자신의 유전자의 DNA를 결합한다면, 그것은 더 많은 자기자신의 생산을 하향 조절한다.이것은 세포에서 낮은 수준의 전사 인자를 유지하기 위한 하나의 메커니즘이다.[37]

핵 국산화

진핵생물에서 전사인자(대부분의 단백질과 마찬가지로)는 핵에서 전사되지만, 세포의 세포질에서 변환된다.핵에서 활동 중인 많은 단백질은 핵으로 유도하는 핵 국산화 신호를 포함하고 있다.그러나, 많은 전사 요인의 경우, 이것은 그들의 규제의 핵심이다.[38]일부 핵 수용체와 같은 중요한 종류의 전사 인자는 세포질 내에 있는 동안 리간드를 먼저 묶어야 핵으로 재배치할 수 있다.[38]

활성화

전사 계수는 다음과 같은 여러 메커니즘에 의해 신호 감지 영역을 통해 활성화(또는 비활성화)될 수 있다.

  • 리간드 결합 – 리간드 결합은 세포 내에 전사 인자가 위치한 곳에 영향을 미칠 수 있을 뿐만 아니라 리간드 결합은 전사 인자가 활성 상태에 있고 DNA 또는 다른 공동 인자(예: 핵 수용체 참조)를 결합할 수 있는지 여부에도 영향을 미칠 수 있다.
  • 인산화[39][40] – STAT 단백질과 같은 많은 전사 인자는 반드시 인산염화되어야 DNA를 결합할 수 있다.
  • 다른 전사 요인(예: 호모 또는 이질화) 또는 상관 단백질과의 상호작용

DNA 결합 부위의 접근성

진핵생물에서 DNA는 히스톤의 도움을 받아 뉴클레오솜이라는 콤팩트한 입자로 조직되는데, 여기서 약 147개의 DNA 염기쌍의 시퀀스가 히스톤 단백질 옥타머를 중심으로 약 1.65바퀴 돌게 된다.뉴클레오솜 내의 DNA는 많은 전사 요인에 접근할 수 없다.일부 전사 요인, 이른바 개척 인자는 여전히 핵 DNA에 DNA 결합 부위를 결합할 수 있다.다른 대부분의 전사 인자의 경우, 뉴클레오솜은 염색질 리모델링기와 같은 분자 모터에 의해 능동적으로 분해되어야 한다.[41]또는 열변동에 의해 뉴클레오솜이 부분적으로 풀릴 수 있어 전사 계수 결합 부지에 임시로 접근할 수 있다.많은 경우, 전사 인자는 다른 전사 인자와 히스톤 또는 비히스토네 크로마틴 단백질과 DNA 결합 부위의 결합을 위해 경쟁할 필요가 있다.[42]전사 인자와 다른 단백질 쌍은 동일한 유전자의 규제에서 길항적 역할(활성제 대 억제제)을 수행할 수 있다.

기타 공동 인자/변환 인자의 가용성

대부분의 전사 요인은 단독으로 작용하지 않는다.많은 대형 TF 계열이 조광화를 통해 복잡한 동형상 또는 이형상 상호작용을 형성한다.[43]유전자 전사가 일어나기 위해서는 다수의 전사 인자가 DNA 규제 순서에 결합되어야 한다.이 전사 인자의 모음은, 다시, 사전 개시 콤플렉스와 RNA 중합효소의 효율적인 모집을 가능하게 하는 공작용제 등의 중간 단백질을 모집한다.따라서 단일 전사 인자가 전사를 시작하려면 이러한 다른 모든 단백질도 존재해야 하며, 전사 인자는 필요할 경우 그들과 결합할 수 있는 상태에 있어야 한다.공작용제는 전사 인자의 효과를 조절하는 단백질이다.공동 인자(coactor)는 특정 유전자 촉진자 간에 상호 교환이 가능하다; 촉진자 DNA를 점유하는 단백질 복합체와 공동 인자(cofactor)의 아미노산 염기서열이 공간적 순응을 결정한다.예를 들어, 특정 스테로이드 수용체는 염증과 세포 분화의 전환인 NF-bB와 공작용제를 교환할 수 있다. 따라서 스테로이드제는 특정 조직의 염증 반응과 기능에 영향을 줄 수 있다.[44]

메틸화 시토신과의 상호작용

DNA의 전사 인자와 메틸화된 시토신은 모두 유전자 발현을 조절하는 데 주요한 역할을 한다.(DNA에서 시토신의 메틸화는 주로 CpG 사이트인 5~3의 DNA 서열에서 구아닌이 뒤따르는 곳에서 발생한다.)유전자의 촉진자 영역에서 CpG 사이트의 메틸레이션은 대개 유전자 전사를 억제하는 반면,[45] 유전자 체내에서 CpGs의 메틸레이션은 발현을 증가시킨다.[46]TET 효소는 메틸화된 시토신의 디메틸화에 중심적인 역할을 한다.TET 효소 활동에 의한 유전자 촉진제에서의 CpGs의 디메틸화는 유전자의 전사성을 증가시킨다.[47]

519개의 전사 인자의 DNA 결합 부위가 평가되었다.[48]이 중 169개 전사 요인(33%)은 결합 사이트에 CpG 이뉴클레오티드가 없었으며, 33개 전사 요인(6%)은 CpG 함유 모티브에 결합할 수 있지만 메틸화되거나 메틸화되지 않은 CpG로 결합 사이트에 대한 선호도를 표시하지 않았다.메틸화 CpG 사이트를 포함할 경우 바인딩이 금지된 전사는 117개(23%), 바인딩 순서가 메틸화 CpG 사이트를 포함할 경우 바인딩이 강화된 전사는 175개(34%), 전사는 유체에 따라 억제되거나 바인딩이 강화된 25개(5%)로 나타났다.결합 순서에서 메틸화 CpG를 찾았다.

TET 효소는 모집된 경우를 제외하고 메틸시토신(methylcytosine)에 특별히 결합되지 않는다(DNA 디메틸화 참조).Multiple transcription factors important in cell differentiation and lineage specification, including NANOG, SALL4A, WT1, EBF1, PU.1, and E2A, have been shown to recruit TET enzymes to specific genomic loci (primarily enhancers) to act on methylcytosine (mC) and convert it to hydroxymethylcytosine hmC (and in most cases marking them for subsequent cytosine에 대한 완전 디메틸화).[49]mC로의 TET 매개 변환은 MECP2와 MBD(메틸-CpG 결합 도메인) 단백질을 포함한 5mC 결합 단백질의 결합을 방해하는 것으로 나타나 뉴클레오솜 리모델링과 전사 인자의 결합을 촉진하여 그 유전자의 전사를 활성화한다.EGR1은 기억 형성에 있어 중요한 전사 요인이다.그것은 뇌 뉴런 후생유전적 재프로그래밍에 필수적인 역할을 한다.전사 계수 EGR1은 DNA 디메틸화의 경로를 시작하는 TET1 단백질을 모집한다.[50]EGR1은 TET1과 함께 뇌 발달 중 뇌 DNA에 대한 메틸화 부위 분포를 프로그래밍하고 학습에 사용된다(학습 및 기억의 후생유전학 참조).

구조

(1) DNA 결합 도메인(DBD), (2) 신호 감지 도메인(SSD), 활성화 도메인(AD)을 포함하는 프로토타입 전사 인자의 아미노산 시퀀스(왼쪽은 아미노 종단, 오른쪽은 카복실산 종단)의 개략도.배치 순서와 도메인 수는 다양한 유형의 전사 요인에 따라 다를 수 있다.또한, 같은 영역 내에 자주 트랜스액션과 신호 감지 기능이 포함되어 있다.

전사 인자는 구조상 모듈화되어 있으며, 다음과 같은 도메인을 포함한다.[1]

  • DNA 결합 도메인(DBD), 이것은 DNA의 특정 시퀀스(엔핸서 또는 촉진자)에 부착된다.모든 벡터에 필요한 구성 요소.조절된 유전자에 인접한 벡터의 트랜스젠 프로모터 시퀀스)를 전사하는 데 사용된다.전사 인자를 묶는 DNA 시퀀스를 흔히 반응 요소라고 한다.
  • 전사 코어글레이터와 같은 다른 단백질을 위한 결합 사이트가 포함된 활성화 도메인(AD).이러한 바인딩 사이트는 흔히 활성화 기능(AF), TAD(Transactivation Domain) 또는 TAD(Transactivation Domain)라고 부르지만, 위상학적으로 도메인 TAD와 결합하지 않는다.[51]
  • 외부 신호를 감지하고 대응하여 이러한 신호를 전사 콤플렉스의 나머지 부분에 전송하여 유전자 발현의 상향 또는 하향 조절을 초래하는 선택적 신호 감지 도메인(예: 리간드 바인딩 도메인)이다.또한 DBD와 신호 감지 영역은 유전자 발현을 조절하기 위해 전사 콤플렉스 내에서 연관되는 별도의 단백질에 존재할 수 있다.

DNA 결합 도메인

도메인 아키텍처 예: LacI(Lactose Repressor)옻나무 압착기의 N단자 DNA 결합 영역(라벨)은 나선형 턴헬릭스 모티브를 이용해 표적 DNA 염기서열(금)을 주요 홈에 묶는다.이펙터 분자 결합(녹색)은 규제 영역(라벨 표시)에서 발생한다.이것은 링커 영역(라벨 표시)에 의해 매개되는 알로스테릭 반응을 트리거한다.
주요 기사: DNA 결합 도메인

DNA를 결합하는 전사 인자의 부분(도메인)을 DNA 결합 도메인이라고 한다.다음은 DNA 결합 도메인/전송 요인의 주요 제품군 중 일부 목록이다.

가족 인터프로 Pfam SCOP
기본나선-나선-나선-나선-나선-나선형[52] 인터프로: IPR001092 Pfam PF00010 SCOP 47460
기본-루신 지퍼(bZIP)[53] 인터프로: IPR004827 Pfam PF00170 SCOP 57959
초당적 대응 규제 기관의 C-단자 이펙터 영역 인터프로: IPR001789 Pfam PF00072 SCOP 46894
AP2/ERF/GCC 박스 인터프로: IPR001471 Pfam PF00847 SCOP 54176
나선형 회전식[54]
호모독스 유전자에 의해 암호화된 호모도메인 단백질은 전사 요인이다.동종 단백질은 발달 규제에 중요한 역할을 한다.[55][56] 인터프로: IPR009057 Pfam PF00046 SCOP 46689
람다 압제기 같은 InterPro: IPR010982 SCOP 47413
srf 유사(신호 반응 계수) 인터프로: IPR002100 Pfam PF00319 SCOP 55455
짝을 이룬 상자[57]
날개나선 인터프로: IPR013196 Pfam PF08279 SCOP 46785
아연 손가락[58]
* 다중 도메인 CysHis22 아연 손가락[59] 인터프로: IPR007087 Pfam PF00096 SCOP 57667
* Zn2/Cys6 SCOP 57701
* Zn2/Cys8 핵 수용체 아연 손가락 인터프로: IPR001628 Pfam PF00105 SCOP 57716

반응 요소

전사 인자가 결합하는 DNA 시퀀스를 전사 인자 결합 부위 또는 반응 요소라고 한다.[60]

전사 인자는 (수소 결합이 특수한 경우인) 정전기 및 반 데르 발스의 힘을 조합하여 결합 부위와 상호작용한다.이러한 화학적 상호작용의 특성 때문에, 대부분의 전사 인자는 DNA를 특정한 방식으로 결합한다.단, 전사 인자 바인딩 부위의 모든 염기가 실제로 전사 인자와 상호작용하는 것은 아니다.또한 이러한 상호작용 중 일부는 다른 상호작용보다 약할 수 있다.따라서 전사 인자는 하나의 시퀀스만 결합하는 것이 아니라 서로 다른 상호작용 강도를 갖는 밀접하게 연관된 시퀀스의 하위 집합을 결합할 수 있다.

예를 들어, TBP(TATA 결합 단백질)에 대한 합의 결합 사이트가 TATAAAA이지만, TBP 전사 계수는 TATATAT 또는 TATATAA와 같은 유사한 시퀀스를 결합할 수도 있다.

전사 인자는 일련의 관련 시퀀스를 바인딩할 수 있고 이러한 시퀀스는 짧은 경향이 있기 때문에 DNA 시퀀스가 충분히 길 경우 잠재적 전사 인자 바인딩 부위가 우연히 발생할 수 있다.그러나 전사 인자가 세포의 게놈에서 호환 가능한 모든 시퀀스를 결합시킬 가능성은 낮다.세포 내 DNA 접근성이나 공동 인자 가용성과 같은 다른 제약조건도 전사 인자가 실제로 결합되는 위치를 지시하는 데 도움이 될 수 있다.따라서 게놈 염기서열로 볼 때, 전사 인자가 실제로 살아있는 세포에서 결합할 곳을 예측하기는 여전히 어렵다.

그러나 추가적인 인식 특수성은 둘 이상의 인접한 DNA 시퀀스에 결합되는 둘 이상의 DNA 결합 도메인(예: 동일한 전사 인자의 탠덤 DBD 또는 두 개의 전사 인자의 조광화를 통해)을 사용하여 얻을 수 있다.

임상적 유의성

전사 인자는 적어도 두 가지 이유로 임상적으로 중요하다. (1) 돌연변이는 특정 질병과 관련될 수 있고, (2) 그것들은 의약품의 대상이 될 수 있다.

장애

발달, 세포간 신호, 세포주기에 있어서 그들의 중요한 역할 때문에, 일부 인간의 질병은 전사 인자의 돌연변이와 연관되어 왔다.[61]

많은 전사 인자는 종양 억제기 또는 종양 발생기여서 돌연변이나 이상 조절은 암과 관련이 있다.인간 암에는 (1) NF-카파B 및 AP-1 계열, (2) STAT 계열, (3) 스테로이드 수용체 등 세 그룹의 전사 인자가 중요한 것으로 알려져 있다.[62]

다음은 더 잘 연구된 몇 가지 예들이다.

조건 설명 로커스
레트 증후군 MECP2 전사 인자의 돌연변이는 신경 발달 장애인 레트 증후군과 관련이 있다.[63][64] 엑스큐28
당뇨병 MODY라고 불리는 희귀한 형태의 당뇨병은 간세포핵인자(HNF)[65]나 인슐린 촉진인자-1(IPF1/Pdx1)의 돌연변이에 의해 발생할 수 있다.[66] 다중의
발달성 언어장애 FOXP2 전사 인자의 돌연변이는 개인이 언어에 필요한 미세하게 조정된 움직임을 만들어낼 수 없는 질환인 발달 언어장애와 관련이 있다.[67] 7Q31
자가면역질환 FOXP3 전사 인자의 돌연변이는 IPEX라고 불리는 희귀한 형태의 자가면역질환을 유발한다.[68] XP11.23-q13.3
리프라우메니 증후군 종양 억제기 p53의 돌연변이에 의해 발생한다.[69] 17p13.1
유방암 STAT 계열은 유방암과 관련이 있다.[70] 다중의
다발암 HOX 가족은 다양한 암에 연루되어 있다.[71] 다중의
골관절염. SOX9의[72] 돌연변이 또는 활동 감소

잠재적 약물 표적

참고 항목:치료 유전자 변조

현재 처방된 약물의 약 10%가 직접 전사인자의 핵수용체 등급을 대상으로 한다.[73]유방암과 전립선암 치료를 위한 타목시펜과 바이칼루타미드, 각종 항염증 및 아나볼릭 스테로이드 등이 대표적이다.[74]또한 전사 인자는 신호 폭포를 통해 약물에 의해 간접적으로 변조되는 경우가 많다.약물로 NF-118B와 같이 설명이 덜 된 다른 전사 요인을 직접 표적으로 삼는 것이 가능할 수 있다.[75][76][77][78]핵수용체군 외부의 전사 인자는 '마약성'이 확실하지 않지만 팍스2와[79][80] 노치통로에서 진전이 있어 소형 분자치료제로 표적이 더 어려운 것으로 생각된다.[81]

진화에서의 역할

추가 정보:진화발달생물학

유전자 복제는 종의 진화에 결정적인 역할을 해왔다.이것은 특히 전사 요인에 적용된다.일단 복제품으로 발생하면, 한 부에 대한 누적 돌연변이 인코딩은 다운스트림 대상 규제에 부정적인 영향을 주지 않고 발생할 수 있다.그러나 대부분의 육지 식물에서 발생하는 단일복사 Leafy 전사 인자의 DNA 결합 특이성의 변화는 최근에 해명되었다.그런 점에서 단일복사전사 인자는 기능을 상실하지 않고 난잡한 중간을 통해 특수성의 변화를 겪을 수 있다.유사한 메커니즘이 모든 대안적 계통적 가설의 맥락에서 제안되었고, 모든 종의 진화에서 전사 인자의 역할도 제안되었다.[82][83]

바이오콘트롤 활동의 역할

전사 인자는 성공적인 바이오콘트롤 활동에 중요한 저항 활동에서 역할을 한다.분자 도구는 생물학적 및 통합된 콘에 기반한 질병 관리 프로그램을 지원할 생체역전의 기초가 되는 유전적 메커니즘에 대한 이해를 밝혀냄에 따라 산화 응력과 알칼리성 pH 감지에 대한 내성은 Papiliotrema Terrestris LS28의 전사 계수 Yap1과 Rim101에서 기여되었다.멱살을 [84]잡다

분석

전사 요인을 분석할 수 있는 기술은 다양하다.게놈 수준에서는 DNA순서와[85] 데이터베이스 연구가 보편적으로 사용된다.[86]전사 인자의 단백질 버전은 특정 항체를 사용하여 검출할 수 있다.그 샘플은 서쪽의 얼룩에서 검출되었다.전기영동성 이동성 시프트 검사(EMSA)를 사용하면 전사 인자의 활성화 프로파일을 검출할 수 있다.[87]활성화 프로파일링을 위한 멀티플렉스 접근방식은 여러 개의 서로 다른 전사 요소를 병렬로 검출할 수 있는 TF 칩 시스템이다.

전사 계수 결합 부위를 식별하는 데 가장 많이 사용되는 방법은 염색질 면역복구법(ChIP)이다.[88]이 기법은 포름알데히드를 함유한 염색질의 화학적 고정에 의존하며, 그 단백질을 특별히 표적으로 하는 항체를 이용한 DNA의 공동 전사와 관심 전사 인수에 따른다.그런 다음 DNA 시퀀스를 마이크로 어레이 또는 고투과 시퀀싱(Chip-seq)으로 식별하여 전사 계수 결합 부위를 결정할 수 있다.관심 단백질에 대한 항체가 없다면 DamID가 편리한 대안이 될 수 있다.[89]

반

아래에서 더 자세히 설명한 것처럼 전사 인자는 그들의 DNA 결합 영역에서 (1) 작용 메커니즘, (2) 규제 기능 또는 (3) 시퀀스 호몰로지(따라서 구조 유사성)에 의해 분류될 수 있다.

기계론

전사 인자의 기계론적 등급은 다음과 같이 두 가지가 있다.

  • 일반적인 전사 요인은 사전 개시 복합체 형성에 관여한다.가장 흔한 것은 TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH로 약칭된다.그것들은 어디서나 볼 수 있으며 모든 등급 II 유전자의 전사 시작 사이트를 둘러싼 핵심 촉진 지역과 상호 작용한다.[90]
  • 업스트림 전사 인자는 개시 사이트의 상류 어딘가에 결합하여 전사를 자극하거나 억제하는 단백질이다.이것들은 유전자의 근접성에 존재하는 인식 순서에 따라 상당히 달라지기 때문에 특정 전사 인자와 대략 동의어다.[91]
특정 전사 인자의[91] 예
요인 구조형식 인식순서 바인딩 형식
SP1 아연손가락 5'-GGGCGG-3' 모노머
AP-1 기본 지퍼 5'-TGA(G/C)TCA-3' 디머
C/EBP 기본 지퍼 5'-ATTCCAAT-3' 디머
열충격계수 기본 지퍼 5'-XGAAX-3' 트리머
ATF/CREB 기본 지퍼 5'-TGACGTCA-3' 디머
c-마이크 기본 나선형-루프-헬릭스 5'-CACGTG-3' 디머
10월 1일 나선-회전-헬릭스 5'-ATGCAAAT-3' 모노머
NF-1 소설 5'-TGGCXXXXXXGCCAA-3' 디머
(G/C) = G 또는 C
X = A, T, G 또는 C

기능적

전사 요인은 규제 기능에 따라 다음과 같이 분류되었다.[11]

  • I. 구성 활성 - 항상 모든 셀에 존재 - 일반 전사 계수, Sp1, NF1, CCAAT
  • II. 조건부 활성 – 활성화 필요
    • II.A 발달(세포별) – 표현은 엄격하게 제어되지만 표현 후에는 추가 활성화가 필요하지 않다 – GATA, HNF, PIT-1, MyoD, Myf5, Hox, Winged Helix
    • II.B 신호 의존적 – 활성화를 위해 외부 신호 필요
      • II.B.1 세포외 리간드(내분비 또는 파라신) 의존성 – 핵 수용체
      • II.B.2 세포내 리간드(오토크론) 의존성 – 작은 세포내 분자에 의해 활성화됨 – SREBP, p53, 고아 핵 수용체
      • II.B.3 세포막 수용체 의존 – 두 번째 메신저 신호 캐스케이드(cascade)로 인해 전사 인산화 발생
        • II.B.3.거주 핵 인자 -활성화 상태와 무관하게 핵에 존재함 -CREB, AP-1, Mef2
        • II.B.3.b 잠재 세포질 인수 – 비활성 형태는 세포질 내에 존재하지만 활성화되었을 때, STAT, R-SMAD, NF-164B, Notch, TUBBY, NFAT 등 핵으로 번역된다.

구조적인

전사 인자는 종종 시퀀스 유사성과 DNA 결합 영역의 3차 구조에 기초하여 분류된다.[92][10][93][9]

  • 1 슈퍼클래스:기본 도메인
    • 1.1등급 : Leucine 지퍼 계수(bZIP)
      • 1.1.1 패밀리: AP-1(유사한) 구성요소, 포함(c-Fos/c-Jun)
      • 1.1.2 가족: CREB
      • 1.1.3 가족: C/EBP 유사 요인
      • 1.1.4 제품군: bZIP / PAR
      • 1.1.5 패밀리: 플랜트 G-박스 결합 계수
      • 1.1.6 제품군: ZIP 전용
    • 1.2 클래스:나선-루프-헬릭스 인자(bHLH)
      • 1.2.1 가족: 유비쿼터스(A등급) 요인
      • 1.2.2 가족:Myogenic 필사 인자(MyoD)
      • 1.2.3 가족:아차테스카우트
      • 1.2.4 가족: 탈/트위스트/무변/헨
    • 1.3 등급:헬릭스-루프-헬릭스/루신 지퍼 계수(bHLH-ZIP)
      • 1.3.1 제품군: 유비쿼터스 bHLH-ZIP 요인, USF(USF1, USF2) 포함, SREBP(SREBP)
      • 1.3.2 가족: 셀 사이클 제어 요인, c-Myc 포함
    • 1.4 등급: NF-1
      • 1.4.1 가족: NF-1 (A, B, C, X)
    • 1.5등급: RF-X
      • 1.5.1 패밀리: RF-X (1, 2, 3, 4, 5, ANC)
    • 1.6 클래스: bHSH
  • 2 슈퍼클래스: 아연 조정 DNA 결합 도메인
  • 3 슈퍼클래스:나선-회전-헬릭스
    • 3.1 클래스: 홈오 도메인
      • 3.1.1 가족:Homeo 도메인만 해당, Ubx 포함
      • 3.1.2 가족: POU 도메인 요인, 10월 포함
      • 3.1.3 가족:LIM 영역이 있는 홈 도메인
      • 3.1.4 패밀리: homeo domain + 아연 손가락 모티브
    • 3.2 클래스: 페어링된 상자
      • 3.2.1 패밀리: 페어링 + 홈오 도메인
      • 3.2.2 패밀리: 쌍으로 구성된 도메인만
    • 3.3 등급: 포크 헤드/날개 나선형
      • 3.3.1 가족:개발 규제 기관, 포크헤드 포함
      • 3.3.2 가족:조직별 규제 기관
      • 3.3.3 가족: 셀 사이클 제어 요인
      • 3.3.0 제품군:기타 규제 기관
    • 3.4 등급 : 열충격계수
      • 3.4.1 가족: HSF
    • 3.5 클래스:트립토판 성단
    • 3.6 등급: TEA(전사증진제 인자) 영역
  • 4 Superclass: 작은 홈 접점이 있는 베타-스카폴트 요인
    • 4.1 등급: RHR(종류학 영역)
    • 4.2 Class: STAT
      • 4.2.1 패밀리: STAT
    • 4.3 등급: p53
      • 4.3.1 가족: p53
    • 4.4 클래스: MADS 상자
      • 4.4.1 가족: 분화 규제 기관, (Mef2) 포함
      • 4.4.2 패밀리: 외부 신호에 대한 응답자, SRF(Serum response factor) (SRF)
      • 4.4.3 가족:대사 조절기(ARG80)
    • 4.5 등급: 베타-바렐 알파-헬릭스 전사 계수
    • 4.6 등급: TATA 결합 단백질
      • 4.6.1 제품군: TBP
    • 4.7 클래스: HMG-box
      • 4.7.1 가족: SOX 유전자, SRY
      • 4.7.2 가족: TCF-1(TCF1)
      • 4.7.3 제품군: HMG2 관련, SSRP1
      • 4.7.4 가족: UBF
      • 4.7.5 가족: MATA
    • 4.8 등급:이형 CCAAT 인자
      • 4.8.1 가족:이형 CCAAT 인자
    • 4.9 클래스: Grainyhead
      • 4.9.1 가족: 곡물머리
    • 4.10 등급: 저온충격 도메인 요인
      • 4.10.1 가족: csd
    • 4.11 클래스: 런트
      • 4.11.1 가족: 런트
  • 0 수퍼클래스:기타 전사 요인
    • 0.1등급 : 구리 주먹단백질
    • 0.2 클래스: HMGI(Y) (HMGA1)
      • 0.2.1 가족: HMGI(Y)
    • 0.3 클래스: 포켓 도메인
    • 0.4 등급: E1A 유사 요인
    • 0.5 등급: AP2/EREBP 관련 요인
      • 0.5.1 패밀리: AP2
      • 0.5.2 가족: EREBP
      • 0.5.3 슈퍼 패밀리: AP2/B3
        • 0.5.3.1 패밀리: ARF
        • 0.5.3.2 가족: ABI
        • 0.5.3.3 가족: RAV

참고 항목

참조

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