Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
В молекулярной биологии CCAAT-бокс (также иногда обозначаемый как CAAT-бокс или CAT-бокс) представляет собой характерную последовательность нуклеотидов с консенсусной последовательностью GGCCAATCT, расположенную выше по течению на 60–100 пар оснований от точки начала транскрипции. CAAT-бокс служит сигналом для связывания фактора транскрипции РНК и обычно сопровождается консервативной консенсусной последовательностью. Это инвариантная последовательность ДНК, находящаяся примерно в 70 парах оснований выше от начала транскрипции во многих промоторах эукариот. Гены, содержащие этот элемент, как правило, нуждаются в нем для обеспечения достаточной транскрипции. Он часто отсутствует в генах, кодирующих белки, используемые практически во всех клетках. Этот бокс, наряду с GC-боксом, известен как место связывания общих факторов транскрипции. Обе эти консенсусные последовательности принадлежат к регуляторному промотору. Полная экспрессия гена происходит при связывании белков-активаторов транскрипции с каждым модулем в регуляторном промоторе. Для активации CCAAT-бокса требуется специфическое связывание с белками. Эти белки известны как белки, связывающие CCAAT-бокс/факторы связывания CCAAT-бокса. CCAAT-бокс часто встречается перед кодирующими областями эукариот, но отсутствует у прокариот.
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.
Последовательность консенсуса
В направлении транскрипции комплементарной цепи, консенсусная последовательность, или рассчитанный порядок наиболее часто встречающихся остатков, для CAAT-бокса была 3' TG ATTGG (T/C)(T/C)(A/G) 5'. Использование круглых скобок указывает на то, что может присутствовать любая из этих основ, но их относительная частота не указана. Например, "(T/C)" означает, что тимин или цитозин предпочтительно отбираются. У метазоа (животных) ДНК-комплекс с основным связывающим фактором (CBF) сохраняет высокую степень консервации в CCAAT-связывающем мотиве, а также в последовательностях, фланкирующих этот пентамерный мотив. CCAAT-мотив у растений (в эксперименте использовался шпинат) немного отличается от такового у метазоа тем, что фактически представляет собой CAAT-связывающий мотив; промотору не хватает одного из двух остатков C в пентамерном мотиве, и искусственное добавление второго C не оказывает существенного влияния на связывающую активность. В некоторых последовательностях CAAT-бокс полностью отсутствует. Кроме того, окружающие нуклеотиды у растений не соответствуют консенсусной последовательности, установленной Bi et al.
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.
Основной промоутер
CAAT-ящик – это так называемый основной промотор, также известный как базальный промотор или просто промотор, – это участок ДНК, инициирующий транскрипцию определенного гена. Этот участок, в частности для CAAT-ящика, расположен примерно в 60–100 нуклеотидных пар выше по течению (к 5'-концу), но не менее чем в 27 парах оснований от точки начала транскрипции или гена эукариоты, где комплекс общих факторов транскрипции связывается с РНК-полимеразой II перед началом транскрипции. Для транскрипции необходимо, чтобы эти основные связывающие факторы (также известные как ядерный фактор Y или NF Y) могли связываться с мотивом CCAAT. Эксперименты, проведенные во многих лабораториях, показали, что мутации в мотиве CCAAT, приводящие к потере связывания CBF, также снижают транскрипционную активность этих промоторов, что указывает на то, что комплексы CBF-CCAAT необходимы для оптимальной транскрипционной активности. Это было продемонстрировано с использованием олигонуклеотидной последовательности (R1), содержащей 27 случайных нуклеотидов, фланкированных с каждой стороны определенной последовательностью из 20 нуклеотидов. Хотя ни один нуклеотид не был отобран во всех клонах с обеих сторон от мотива ATTGG (CCAAT в комплементарной цепи), в позициях, отобранных с высокой частотой, присутствовало несколько нуклеотидов. Наиболее заметным из вышеуказанной последовательности был остаток G к 5'-концу ATTGG. Другие перечисленные остатки также были примечательны, но наблюдалось разделение между двумя остатками. Тот же эксперимент также дал ту же последовательность при использовании другого олигонуклеотида (R2), содержащего ядро ATTGG и фланкированного 12 случайными 5'-нуклеотидами и 10 случайными 3'-нуклеотидами. Обе эти последовательности очень похожи и подтверждены в многочисленных экспериментах. Последовательности, фланкирующие мотив ATTGG двумя остатками аденина (AA) на его 5'-конце и G(A/G) на его 3'-конце, по-видимому, ингибировали образование комплекса ДНК-CBF и впоследствии встречались лишь в 1% последовательностей промоторов.
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.
CCAAT в растениях
Эти основные факторы связывания, или ядерные факторы (NF Y), состоят из трех субъединиц – NF YA, NF YB и NF YC. В то время как у животных каждая субъединица NF Y кодируется одним геном, у растений наблюдается диверсификация как по структуре, так и по функции. Семейства NF Y состоят из 8–39 членов на субъединицу. Основная причина этой диверсификации – дупликация генов и тандемная дупликация, которые способствовали увеличению размеров семейств NF Y по сравнению с одногенно кодируемыми ядерными факторами животных. Каждая субъединица содержит эволюционно консервативный участок – C-терминал NF YA, центральную часть NF YB и N-терминал NF YC, причем более 70% последовательностей этих участков сохраняются у разных видов. Однако соседние области, как правило, не консервативны. Например, в адипоцитах это было показано в ряде экспериментов на мышах: эктопическая экспрессия этих C/EBP (C/EBPα и C/EBPβ) могла инициировать программы дифференцировки клеток даже в отсутствие адипогенных гормонов, или дифференцировку преадипоцитов в адипоциты (или жировые клетки). Кроме того, избыток этих C/EBP (в частности, C/EBPδ) вызывает ускоренную реакцию. Более того, клетки, лишенные C/EBP, или мыши с дефицитом C/EBP, не способны к адипогенезу. Это приводит к гипогликемии и смерти мышей, или к снижению накопления липидов в жировой ткани. C/EBP содержат общий домен лейцинной молнии (bZIP) на C-конце и способны образовывать димеры с другими C/EBP или другими факторами транскрипции. Эта димеризация позволяет C/EBP специфически связываться с ДНК через палиндромную последовательность в большой бороздке ДНК. Их регуляция осуществляется различными путями, включая гормоны, митогены, цитокины, питательные вещества и другие факторы.
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.