Кіріспе

Хомо сапиенс түріндегі ақуызды кодтайтын ген. TATA-ға байланыстыратын ақуыз (TBP) – TATA қорабы деп аталатын ДНК тізбегіне байланысатын жалпы транскрипция факторы. Бұл ДНК тізбегі кейбір эукариоттық гендердің промоторларында транскрипцияның басталу орнынан жоғары қарай шамамен 30 негіз жұбы қашықтықта кездеседі.

TBP гендер отбасы

TBP – TBP-мен байланысты факторлардың шағын гендік отбасының мүшесі болып табылады. TBP-мен байланысты алғашқы фактор (TRF/TRF1) жеміс шырыны Drosophila-да анықталды, бірақ ол тек шырындарға немесе жәндіктерге тән. Кейіннен TBPL1/TRF2 көптеген көпжасушалы организмдердің геномдарында табылды, ал омыртқалы жануарлардың геномдары омыртқалы жануарлар отбасының үшінші мүшесін, TBPL2/TRF3-ті кодтайды. Нақты жасуша түрлерінде немесе нақты промоторларда TBP осы TBP-мен байланысты факторлардың біреуімен алмастырылуы мүмкін, олардың кейбіреулері TBP сияқты TATA қорымен өзара әрекеттеседі.

Транскрипция факторының рөлі

TBP – эукариоттық жалпы транскрипция факторы TFIID-дің кіші бірлігі. TFIID – РНК полимераза II (РНК Pol II) транскрипция алдын ала бастау кешенін қалыптастыру кезінде ДНК-мен байланысатын алғашқы белок. Алдын ала бастау кешеніндегі ДНК-мен тізбектелген реттеуші түрде байланысатын сирек белоктердің бірі ретінде, ол РНК полимераза II-ді геннің транскрипция басталу орнында орналастыруға көмектеседі. Дегенмен, адам промоторларының бар болғаны 10–20% ғана TATA қораптарына ие деп есептеледі – адам промоторларының көпшілігі TATA-сыз және тұрмыстық гендердің промоторлары болып табылады – сондықтан TBP РНК полимераза II-ні орналастыруға қатысатын жалғыз белок емес. TBP-нің осы промоторларға байланысы тұрмыстық гендерді реттеушілермен жеңілдетіледі. Қызығы, транскрипция TATA қорабын қамтитын промоторларда TATA қорабынан төмен қарай шамамен 30 базалық жұпқа дейін тар аймақта басталады, ал TATA-сыз промоторлардың транскрипция басталу орындары 200 базалық жұп аймағында шашыраңқы орналасқан. TBP ДНК-ның еруіне (қос тізбектің ажырауына) қатысады, ДНК-ны 80° бұрып (оған байланысатын AT-ға бай тізбек оңай еруге мүмкіндік береді). TBP – ерекше белок, себебі ол β-парақты пайдаланып кіші ойыққа байланысады. TBP-нің тағы бір ерекшелігі – белоктың N-ұшындағы ұзақ глютамин тізбегі. Бұл аймақ C-ұшының ДНК-мен байланысу белсенділігін модуляциялайды, ал ДНК-мен байланысу модуляциясы транскрипциялық кешенді қалыптастыру жылдамдығына және транскрипцияның басталуына әсер етеді. Осы полиглютамин тізбегін кодтайтын CAG қайталануларының санын арттыратын және осылайша полиглютамин тізбегінің ұзындығын ұлғайтатын мутациялар спиноцеребеллалық атаксия 17-мен байланысты, бұл полиглютаминдық аурулар класына жататын нейродегенеративті ауру.

ДНҚ- ақуыз өзара әрекеттесуі

TBP ДНК ішіндегі TATA қорапшасына байланысқанда, ол негіз жұптарының арасына аминқышқылдарының тізбектерін енгізе отырып ДНК-ны деформациялайды, спиральді ішінара айналдырады және оны екі рет бүктеді. Деформация ақуыз бен ДНК арасындағы кең беттік байланыс арқылы жүзеге асады. TBP ДНК тірегіндегі теріс зарядталған фосфаттармен оң зарядталған лизин және аргинин аминқышқылдарының қалдықтары арқылы байланысады. ДНК-ның тік бұрылысы төрт ірі фенилаланин қалдықтарын кіші ойыққа проекциялау арқылы туындайды. ДНК бүгілгенде, оның TBP-мен байланысы күшейеді, демек ДНК-ақуыз өзара әрекеттесуі артады. Бұл өзара әрекеттесу салдарынан ДНК-ға түсетін кернеу жіптердің еріп немесе бөлінуіне бастайды. ДНК-ның бұл аймағы аденин мен тимин қалдықтарына бай, олар тек екі сутекті байланыс арқылы жұптасады, сондықтан ДНК жіптерін бөлу оңайырақ. Екі жіптің бөлінуі негіздерді ашып, РНК полимераза II-ге геннің транскрипциясын бастауға мүмкіндік береді. TBP-нің C терминалы ДНК-ның TATA аймағын толықтыратын (толық емес) спиральді пішіндес құрайды. Бұл толық еместік ДНК-ның байланысқанда пассивті түрде бүгілуіне мүмкіндік береді. TBP-ның жасушалардағы қолданылуы туралы ақпаратты РНК полимераза I, РНК полимераза II және РНК полимераза III-де қараңыз.

Күрделі құрастыру

ТАТА қорапты байланыстыратын белок (ТББ) РНК полимеразалары I, II және III арқылы ТАТА қорабы бар немесе жоқ промоторлардан транскрипцияны бастау үшін қажет. ТАТА-дан кем промотор болғанда, ТББ, ТББ-мен байланысты факторлардың (ТТФ) көмегімен байланысады. ТББ, TFIIA, B, D, E және H сияқты жалпы транскрипция факторларын қоса алғанда, көптеген факторлармен байланысып, негізгі промоторда ірі көпбөлімдік алдын-бастау кешендерін құрайды. Әртүрлі транскрипция факторларымен байланысы арқылы ТББ әртүрлі РНК полимеразаларынан транскрипцияны бастауға мүмкіндік береді. ТББ-ға ұқсас (ТБПҰ) ақуыздарды қоса алғанда, бірнеше туысқан ТББ-лер бар.

Құрылымы

TBP-нің C терминалды өзегі (~180 қалдық) өте жақсы сақталған және ДНК-ны қамтитын екі 88 аминқышқылының қайталануын қамтиды, бұл атқыр тәрізді құрылымды құрайды; бұл аймақ TATA қорапшасына байланысады және транскрипция факторларымен және реттеуші ақуыздармен өзара әрекеттеседі. Нәтижесінде, N терминалды аймақ ұзындығы мен тізбегінде әртүрлі болады.