Молекулярлық биологиядағы CCAAT box – гендердің транскрипциясын бастау үшін маңызды ДНК тізбегі. РНА транскрипция факторымен байланысады, геномды зерттеуге көмектеседі.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Молекулалық биологияда CCAAT қорабы (кейде CAAT қорабы немесе CAT қорабы деп қысқартылады) – бастапқы транскрипция орнынан 60–100 негіз жоғарырақ орналасқан GGCCAATCT консенсус тізбегі бар нуклеотидтердің ерекше үлгісі. CAAT қорабы РНК транскрипция факторының байланысу орнын көрсетеді және әдетте сақталған консенсус тізбегімен бірге келеді. Бұл көптеген эукариоттық промоторларда транскрипция басталуынан шамамен минус 70 негіз жұбы қашықтықтағы өзгермейтін ДНК тізбегі болып табылады. Бұл элементі бар гендер, геннің жеткілікті мөлшерде транскрипциялануы үшін оған қажеттілік сезінеді. Барлық жасушаларда қолданылатын ақуыздарды кодтайтын гендерде ол жиі кездеспейді. Бұл қорап GC қорабымен бірге жалпы транскрипция факторларын байланыстырумен белгілі. Бұл консенсус тізбектерінің екеуі де реттеуші промоторға жатады. Реттеуші промотордың әрбір модуліне транскрипция активаторларының ақуыздары байланысқанда гендердің толық экспрессиясы жүзеге асады. CCAAT қорабын белсендіру үшін белоктың нақты байланысуы қажет. Бұл ақуыздар CCAAT қорабымен байланысатын ақуыздар/CCAAT қорабымен байланысатын факторлар деп аталады. CCAAT қорабы эукариоттық кодтау аймақтарының алдында жиі кездеседі, бірақ прокариоттарда табылмайды.
In molecular biology, a CCAAT box (also sometimes abbreviated a CAAT box or CAT box) is a distinct pattern of nucleotides with GGCCAATCT consensus sequence that occur upstream by 60–100 bases to the initial transcription site. The CAAT box signals the binding site for the RNA transcription factor, and is typically accompanied by a conserved consensus sequence. It is an invariant DNA sequence at about minus 70 base pairs from the origin of transcription in many eukaryotic promoters. Genes that have this element seem to require it for the gene to be transcribed in sufficient quantities. It is frequently absent from genes that encode proteins used in virtually all cells. This box along with the GC box is known for binding general transcription factors. Both of these consensus sequences belong to the regulatory promoter. Full gene expression occurs when transcription activator proteins bind to each module within the regulatory promoter. Protein specific binding is required for the CCAAT box activation. These proteins are known as CCAAT box binding proteins/CCAAT box binding factors. A CCAAT box is a feature frequently found before eukaryote coding regions, but is not found in prokaryotes.
Консенсус реті
Үлгілік тізбектің транскрипция бағытында консенсустық тізбек немесе ең көп кездесетін қалдықтардың есептелген реті CAAT қорабы үшін 3' TG ATTGG (T/C)(T/C)(A/G) 5' болды. Сыныптардың қолданылуы негіздердің кез келгенінің болуын білдіреді, бірақ олардың салыстырмалы жиілігі көрсетілмейді. Мысалы, "(T/C)" тимин немесе цитозиннің басымдықпен таңдалуын білдіреді. Метазоалар (жануарлар әлемі) ішіндегі ядролық байланыстыру факторының (CBF) ДНК кешені CCAAT байланыстыру мотивінде және осы пентамерлік мотивтің жанындағы тізбектерде жоғары деңгейде сақталады. Өсімдіктердегі CCAAT мотиві (экспериментте шпинат қолданылған) метазоалардан сәл өзгеше, себебі ол CAAT байланыстыру мотиві болып табылады; промоторда пентамерлік мотивтің екі C қалдығының бірі жоқ, ал екінші C-нің жасанды түрде қосылуы байланыстыру белсенділігіне елеулі әсер етпейді. Кейбір тізбектерде CAAT қорабы мүлдем болмайды. Сонымен қатар, өсімдіктердегі жақын орналасқан нуклеотидтер Bi және авторлар анықтаған жоғарыдағы консенсустық тізбекке сәйкес келмейді.
In the direction of transcription of the template strand, the consensus sequence, or the calculated order of the most frequent residues, for the CAAT box was 3' TG ATTGG (T/C)(T/C)(A/G) 5'. The use of parentheses denotes that either base is present, but it is not specified as to their relative frequencies. For example, "(T/C)" would mean that either thymine or cytosine are preferentially selected for. Within metazoa (animal kingdom), the core binding factor (CBF) DNA complex retains a high degree of conservation within the CCAAT binding motif, as well as the sequences flanking this pentameric motif. The CCAAT motif in plants (spinach was used in an experiment) differs slightly from metazoa in that it is actually a CAAT binding motif; the promoter lacks one of the two C residues from the pentameric motif, and the artificial addition of the second C has no significant effects on binding activity. Some sequences lack the CAAT box completely. Secondly, the surrounding nucleotides in plants do not match the consensus sequence above determined by Bi et al.
Негізгі промоутер
CAAT қорабы – ядролық промотор, сондай-ақ базалық промотор немесе жай ғана промотор деп аталады, ол белгілі бір геннің транскрипциясын бастайтын ДНК аймағы. Бұл аймақ, әсіресе CAAT қорабы үшін, бастапқы транскрипция орнынан немесе эукариоттық геннен, онда транскрипцияны бастамас бұрын жалпы транскрипциялық факторлардың кешені РНК полимераза II-мен байланысады, кемінде 27 негіз жұпқа қашықтықта орналасқан. Транскрипция үшін бұл негізгі байланыс факторларының (сонымен қатар ядролық фактор Y немесе NF Y деп аталады) CCAAT мотивіне байланысуы өте маңызды. Көптеген зертханаларда жүргізілген эксперименттер CBF-пен байланысуды жоғалтуға әкелетін CCAAT мотивіндегі мутациялар осы промоторларда транскрипциялық белсенділікті төмендетеді, бұл CBF CCAAT кешендері оптималды транскрипциялық белсенділік үшін маңызды екенін көрсетеді. Бұл 27 кездейсоқ нуклеотидті қамтитын олигонуклеотидті тізбекті (R1) қолдану арқылы көрсетілді, оның әр жағында 20 нуклеотидті тізбекпен қоршалған. ATTGG мотивінің (комплементарлық тізбектегі CCAAT) екі жағындағы әрбір клонда бірде-бір нуклеотид таңдалмаған болса да, жоғары жиілікпен таңдалған позицияларда бірнеше нуклеотидтер болды. Жоғарыда көрсетілген тізбекте ең маңыздысы – ATTGG-ның 5' ұшындағы G қалдығы. Тізімделген басқа қалдықтар да елеулі болды, бірақ екі қалдық арасында айырмашылық бар. Бұл тәжірибеде ATTGG ядросы бар және 12 5' кездейсоқ нуклеотидтер мен 10 3' кездейсоқ нуклеотидтермен қоршалған басқа олигонуклеотидті (R2) пайдаланғанда да жоғарыда көрсетілгендей бірдей тізбек пайда болды. Бұл екі тізбек де өте ұқсас және бірнеше эксперименттерде расталды. ATTGG мотивін 5' ұшында екі аденин қалдығы (AA) және 3' ұшында G(A/G) тізбектерімен шектегенде, CBF ДНК кешенінің қалыптасуы тежелген сияқты және кейіннен промотор тізбектерінің тек 1%-ында ғана пайда болды.
The CAAT box is what is known as a core promoter, also known as the basal promoter or simply the promoter, is a region of DNA that initiates transcription of a particular gene. This region, in particular for the CAAT box, is located about 60–100 bases upstream (towards the 5' end), however no less than 27 base pairs away, from the initial transcription site or a eukaryote gene in which a complex of general transcription factors bind with RNA polymerase II prior to the initiation of transcription. It is essential to the transcription that these core binding factors (also referred to as nuclear factor Y or NF Y) are able to bind to the CCAAT motif. Experiments in many laboratories have shown that mutations to the CCAAT motif that cause a loss of CBF binding also decreases transcriptional activity in these promoters, suggesting that CBF CCAAT complexes are essential for optimum transcriptional activity. This was shown using an oligonucleotide sequence (R1) which contained 27 random nucleotides, flanked by a defined 20 nucleotide sequence on each side. While no single nucleotide was selected in every clone on either side of the ATTGG motif (CCAAT in the complementary strand), there were several nucleotides in positions selected with high frequency. Most notably from the sequence above was the G residue towards the 5' end of the ATTGG. The other residues also listed were notable, but there is a split between two residues. This same experiment also yielded the same sequence as shown above when using a different oligonucleotide (R2) that contained an ATTGG core and flanked by 12 5' random nucleotides and 10 3' random nucleotides. Both these sequences are very similar and confirmed in multiple experiments. For sequences that flanked the ATTGG motif with two adenine residues (AA) on its 5' end and G(A/G) on its 3' end, seems to have inhibited formation of the CBF DNA complex and subsequently occurred in only 1% of the promoter sequences.
Өсімдіктердегі КҚАА
Бұл негізгі байланыстырушы факторлар немесе ядролық факторлар (NF Y) үш суббірліктен тұрады – NF YA, NF YB және NF YC. Жануарларда әр NF Y суббірлігі бір генмен кодталса, өсімдіктерде олардың құрылымы мен функциясы әртараптанды. NF Y отбасылары бір суббірлік бойынша сегізден 39 мүшеге дейін құрайды. Бұл әртараптандырудың басты себебі гендердің дупликациялануы және тандемді дупликациялануы болып табылады, бұл жануарлардың бір генмен кодталған ядролық факторларымен салыстырғанда NF Y отбасыларының көлемін ұлғайтуға көмектесті. Әрбір суббірлік эволюциялық тұрғыдан сақталған бөлікті қамтиды – NF YA-ның C терминалы, NF YB-ның орталық бөлігі және NF YC-нің N терминалы, олардың 70% -ден астамы түрлер арасында сақталған. Дегенмен, жақын орналасқан аймақтар көбінесе сақталмайды. Мысалы, май клеткаларында (адипоциттерде) бұл тышқандармен жүргізілген түрлі тәжірибелерде көрсетілді: осы C/EBP-лердің (C/EBPα және C/EBPβ) эктопиялық экспрессиясы клетканың дифференциациялану бағдарламаларын, тіпті адипогендік гормондардың болмауында да, немесе преадипоциттердің адипоциттерге (немесе май клеткаларына) дифференциациялануын бастауға қабілетті болды. Сонымен қатар, осы C/EBP-лердің (әсіресе C/EBPδ) көп болуы үдемелі жауапқа алып келеді. Сонымен қатар, C/EBP жетіспейтін клеткаларда немесе C/EBP жетіспейтін тышқандарда екеуі де адипогенез процесін жүзеге асыра алмайды. Бұл тышқандардың гипогликемиядан немесе май тініндегі липидтердің жиналуының төмендеуінен өлуіне әкеледі. C/EBP-лер C-терминалында жалпы негізгі лейцин зиппері (bZIP) доменін ұстайды және басқа C/EBP-лермен немесе басқа транскрипция факторларымен димерлер құра алады. Бұл димеризация C/EBP-лерге ДНҚ-ның үлкен ойысындағы палиндромдық тізбек арқылы ДНҚ-ға ерекше байланысуға мүмкіндік береді. Олар гормондар, митогендер, цитокиндер, қоректік заттар және басқа да факторлар сияқты әртүрлі механизмдер арқылы реттеледі.
These core binding factors, or nuclear factors (NF Y), are composed of three subunits – NF YA, NF YB, and NF YC. Whereas in animals each NF Y subunit is encoded by a single gene, there has been a diversification in plants in both structure and function. Families of NF Y consist of between eight and 39 members per subunit. A large reason for this diversification is because of gene duplications and tandem duplications, which have helped contribute to the larger family sizes of NF Y compared to the single encoded animal nuclear factors. Each subunit contains an evolutionarily conserved part – the C terminal of NF YA, the central part of NF YB, and the N terminal of NF YC, greater than 70% of these across species remains conserved. Neighboring regions however are generally not conserved. For example, in adipocytes, this has been shown in a variety of experiments with mice: ectopic expression of these C/EBPs (C/EBPα and C/EBPβ) were able to initiate the differentiation programs of the cell, even in the absence of adipogenic hormones, or the differentiation of preadipocytes to adipocytes (or fat cells). In addition, an overabundance of these C/EBPs (specifically, C/EBPδ) causes an accelerated response. And furthermore, in cells lacking C/EBP or in C/EBP deficient mice, both are unable to undergo adipogenesis. This results in the mice dying from hypoglycemia, or the reduced lipid accumulation in adipose tissue. The C/EBPs follow a general basic leucine zipper (bZIP) domain at the C terminus and are able to form dimers with other C/EBPs or other transcription factors. This dimerization allows the C/EBPs to bind specifically to DNA through a palindromic sequence in the major groove of DNA. They are regulated through various means, including hormones, mitogens, cytokines, nutrients, and other various factors.