Факторы транскрипции: регуляция активности
Белковые продукты генов многих специфически действующих факторов транскрипции часто присутствуют во всех тканях, однако специфический характер их воздействия достигается путем их посттрансляционной активации в строго определенном месте или в ответ на соответствующий сигнал. Примером является активация дрожжевого фактора транскрипции ACE1 , который стимулирует транскрипцию гена металлотионеина в присутствии ионов меди. В этом случае ионы Cu2+, взаимодействуя с фактором, вызывают конформационные изменения в полипептидной цепи, после чего фактор приобретает способность связываться с регуляторным участком гена металлотионеина и активировать его транскрипцию ( рис. I.28,б ).
Аналогичную зависимость от активирующего лиганда демонстрируют молекулы факторов транскрипции, принадлежащие к семейству рецепторов стероидных/тиреоидных гормонов ( рис. I.26 ). Молекулы таких рецепторов для осуществления активирующего действия на гены-мишени должны вначале специфически связать эквимолярные количества соответствующего гормона-эффектора. Эти рецепторы обладают специальным С-концевым доменом, выполняющим данную функцию. Несмотря на то, что in vivo такие рецепторы приобретают способность взаимодействовать с регуляторными последовательностями ДНК только в присутствии гормона, in vitro они связываются специфическими последовательностями ДНК как при наличии гормона, так и без него. Оказалось, что в клетках рецепторы находятся в комплексе с белком, предотвращающим их связывание соответствующими регуляторными последовательностями ДНК, и гормоны после взаимодействия с рецепторами в этих комплексах вызывают диссоциацию последних ( рис. I.28,в ).
Следовательно, активация факторов транскрипции происходит не в результате конформационного изменения их пространственной структуры под действием лигандов, а путем лигандзависимого разрушения ингибирующего белок-белкового взаимодействия. Подобный механизм активации продемонстрирован для белкового фактора GAL4 в ответ на действие галактозы, а также белка NFkB под воздействием форболовых эфиров в Т-лимфоцитах или клетках HeLa .
Аналогичный механизм обеспечивает активацию транскрипции генов в определенных тканях. Так, фактор транскрипции MyoD1 играет ключевую роль в активации экспрессии генов, происходящей в тканях мышц во время дифференцировки миобластов в мышечные волокна (миотубы). Такая активация наблюдается не из-за увеличения содержания MyoD1 в дифференцирующихся клетках, а как следствие уменьшения содержания белка-ингибитора Id , образующего комплекс с MyoD1 и препятствующего его взаимодействию с регуляторными последовательностями ДНК.
Активация факторов транскрипции может осуществляться не только путем изменения белок-белковых взаимодействий, но и под действием ковалентных модификаций самих факторов в ответ на появление специфических сигналов ( рис. I.28,г ). Примером может служить механизм активации фактора транскрипции CREB , который обеспечивает активацию некоторых клеточных генов в ответ на воздействие циклическим АМР. В этом случае сАМР стимулирует протеинкиназу А , которая, в свою очередь, фосфорилирует CREB, что сопровождается активацией домена, расположенного в полипептидной цепи фактора по соседству с сайтом фосфорилирования.
Тот же механизм функционирует при активации фактора транскрипции генов теплового шока дрожжей в ответ на повышение температуры, а также при активации фактора NKkB под действием форболовых эфиров. В последнем случае фосфорилирование белка- ингибитора, находящегося в комплексе с белком NKkB, приводит к диссоциации комплекса, что допускает последующее связывание NKkB с регуляторными последовательностями ДНК, сопровождаемое активацией транскрипции соответствующих генов. Фосфорилирование не является единственной модификацией, приводящей к активации факторов транскрипции. Аналогичный эффект достигается и при гликозилировании некоторых белков.
Активаторы транскрипции: образование гетеродимеров
