TATA BOX: MERKMALE UND FUNKTIONEN - BIOLOGIE - 2025

Die TATA-Box in der Zellbiologie ist eine Konsensus-DNA-Sequenz, die in allen Linien lebender Organismen vorkommt und weitgehend konserviert ist. Die Sequenz ist 5'-TATAAA-3 'und kann von einigen wiederholten Adeninen gefolgt werden.

Der Ort der Box ist vom Beginn der Transkription an stromaufwärts (oder stromaufwärts, wie es in der Literatur oft genannt wird). Dies befindet sich in der Promotorregion von Genen, wo die Vereinigung mit Transkriptionsfaktoren stattfinden wird. Zusätzlich zu diesen Faktoren bindet die RNA-Polymerase II häufig an die TATA-Box.

RNA-Polymerase II. Quelle: Fvasconcellos 21:15, 14. November 2007 (UTC)

Obwohl die TATA-Box die Hauptpromotorsequenz ist, gibt es Gene, denen sie fehlt.

Eigenschaften

Der Beginn der RNA-Synthese erfordert, dass die RNA-Polymerase an spezifische Sequenzen in der DNA bindet, die als Promotoren bezeichnet werden. Die TATA-Box ist die Konsensussequenz eines Promotors. Es wird die Pribnow-Box in Prokaryoten und die Goldberg-Hogness-Box in Eukaryoten genannt.

Somit ist die TATA-Box eine konservierte Region in der DNA. Die Sequenzierung zahlreicher DNA-Transkriptionsstartregionen zeigte, dass die Konsensussequenz oder gemeinsame Sequenz (5ʾ) T * A * TAAT * (3ʾ) ist. Mit einem Sternchen markierte Positionen weisen eine hohe Homologie auf. Der letzte T-Rest ist immer in E. coli-Promotoren zu finden.

Position der TATA-Box in Prokaryoten

Konventionell erhalten Basenpaare, die dem Beginn der Synthese eines RNA-Moleküls entsprechen, positive Zahlen, und Basenpaare, die dem Beginn der RNA vorausgehen, negative Zahlen. Die TATA-Box befindet sich im Bereich -10.

In E. coli liegt die Promotorregion zwischen den Positionen -70 und +30. In dieser Region gibt es eine zweite Konsensussequenz (5ʾ) T * TG * ACA (3ʾ) an Position -35. Ebenso weisen mit einem Sternchen markierte Positionen eine hohe Homologie auf.

Position der TATA-Box in Eukaryoten

In Eukaryoten weisen die Promotorregionen Signalelemente auf, die sich für jede der RNA-Polymerasen unterscheiden. In E. coli identifiziert eine einzelne RNA-Polymerase die Signalelemente in der Promotorregion.

Zusätzlich sind in Eukaryoten die Promotorregionen weiter verbreitet. Es gibt verschiedene Sequenzen in der Region -30 und -100, die unterschiedliche Kombinationen in den verschiedenen Promotoren herstellen.

In Eukaryoten gibt es zahlreiche Transkriptionsfaktoren, die mit Promotoren interagieren. Beispielsweise bindet der Faktor TFIID an die Sequenz TATA. Andererseits sind ribosomale RNA-Gene in Form mehrerer Gene strukturiert, die aufeinander folgen.

Variationen in den Konsensussequenzen der -10- und -35-Regionen verändern die Bindung der RNA-Polymerase an die Promotorregion. Somit bewirkt eine Mutation eines einzelnen Basenpaars eine Abnahme der Bindungsrate der RNA-Polymerase an die Promotorregion.

Eigenschaften

Rolle bei der Transkription

Die TATA-Box ist an der Bindung und Initiierung der Transkription beteiligt. In E. coli besteht das RNA-Polymerase-Holoenzym aus fünf α ₂ ββσ- Untereinheiten . Die σ-Untereinheit bindet an die doppelsträngige DNA und sucht nach der TATA-Box, die das Signal darstellt, das den Beginn des Gens anzeigt.

Wie geschieht die Transkription?

Die σ-Untereinheit der RNA-Polymerase weist eine sehr hohe Promotorassoziationskonstante auf (in der Reihenfolge 10 ¹¹ ), was auf eine hohe Erkennungsspezifität zwischen ihr und der Pribnow-Box-Sequenz hinweist.

Die RNA-Polymerase bindet an den Promotor und bildet einen geschlossenen Komplex. Es bildet dann einen offenen Komplex, der durch die lokale Öffnung von 10 Basenpaaren der DNA-Doppelhelix gekennzeichnet ist. Diese Öffnung wird erleichtert, da die Sequenz der Pribnow-Box reich an AT ist.

Wenn die DNA abgewickelt wird, bildet sich die erste Phosphodiesterbindung und die Verlängerung der RNA beginnt. Die σ-Untereinheit wird freigesetzt und die RNA-Polymerase verlässt den Promotor. Andere RNA-Polymerasemoleküle können an den Promotor binden und mit der Transkription beginnen. Auf diese Weise kann ein Gen viele Male transkribiert werden.

In Hefe besteht die RNA-Polymerase II aus 12 Untereinheiten. Dieses Enzym initiiert die Transkription durch Erkennen von zwei Arten von Konsensussequenzen am 5ʾ-Ende des Transkriptionsbeginns, nämlich: TATA-Konsensussequenz; CAAT-Konsensussequenz.

Transkriptionsfaktoren

Die RNA-Polymerase II benötigt Proteine, sogenannte TFII-Transkriptionsfaktoren, um einen aktiven Transkriptionskomplex zu bilden. Diese Faktoren sind in allen Eukaryoten ziemlich konserviert.

Transkriptionsfaktoren sind Moleküle mit Proteincharakter, die an das DNA-Molekül binden können und die Fähigkeit haben, die Produktion eines bestimmten Gens zu erhöhen, zu verringern oder abzubrechen. Dieses Ereignis ist entscheidend für die Genregulation.

Die Bildung des Transkriptionskomplexes beginnt mit der Bindung des TBP-Proteins ("TATA-Bindungsprotein") an die TATA-Box. Dieses Protein bindet wiederum TFIIB, das auch an DNA bindet. Der TBP-TFIIB-Komplex bindet an einen anderen Komplex, der aus TFIIF und RNA-Polymerase II besteht. Auf diese Weise hilft TFIIF der RNA-Polymerase II, an den Promotor zu binden.

Am Ende kommen TFIIE und TFIIH zusammen und bilden einen geschlossenen Komplex. TFIIH ist eine Helikase und fördert die DNA-Doppelstrangtrennung, ein Prozess, der ATP erfordert. Dies geschieht in der Nähe der Startstelle der RNA-Synthese. Auf diese Weise entsteht der offene Komplex.

Transkriptionsfaktoren und Krebs

Das p53-Protein ist ein Transkriptionsfaktor, der auch als p53-Tumorsuppressorprotein bekannt ist. Es ist das Produkt eines dominanten Onkogens. Das Li-Fraumeni-Syndrom wird durch eine Kopie dieses mutierten Gens verursacht, was zu Karzinomen, Leukämie und Tumoren führt.

Es ist bekannt, dass P53 die Transkription einiger Gene hemmt und die anderer aktiviert. Zum Beispiel verhindert p53 die Transkription von Genen mit einem TATA-Promotor, indem es einen Komplex bildet, der aus p53, anderen Transkriptionsfaktoren und dem TATA-Promotor besteht. Somit hält p53 das Zellwachstum unter Kontrolle.

Verweise

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