Warum haben Haushaltsgene keine TATA-Box-Regionen in ihren Promotorsequenzen?

Zwei mögliche Antworten:

Erstens wurde festgestellt, dass TATA-Boxen ein erhöhtes "Rauschen" in der Genexpression verursachen, so dass die Expression von Genen, die eine TATA-Box aufweisen, sehr variabel ist. Siehe zum Beispiel diese Rezension .

Eine andere Reihe von Ergebnissen legt ( hier ) nahe, dass TATA nur als Ausdrucksverstärker wirkt.

Unabhängig davon, ob TATA die Expression amplifiziert oder auch die Expressionsvarianz erhöht, ist dies nicht für Haushaltsgene geeignet, die im Allgemeinen eine geringe und konstante Expression aufweisen.

Das TATA-Box-Element (und der Begriff der Haushaltsgene) sind klassische Lehrbuchbeispiele für den Versuch, komplexe Biologie auf vereinfachte Weise zu erklären.

Tatsächlich haben die meisten Säugetiergene kein TATA-Box-Element und die meisten Transkriptionsstartstellen (TSSs) sind über einen größeren Bereich am 5'-Ende des Gens verteilt. Jedes TSS trägt zu Unterschieden in der Genexpressionsstärke und im Genprodukt bei. Dieses Phänomen wurde ausführlich unter Verwendung der Cap-Analyse der Genexpression ( CAGE ) untersucht. Eine kurze Zusammenfassung der wichtigsten Ergebnisse finden Sie hier auf der Website von Riken .

Sandelin und Carninci et al. haben hier eine hervorragende Übersicht über die Ergebnisse der ersten CAGE-Experimente geschrieben und darüber, wie dies den klassischen Lehrbuch-Promotorstrukturen der Natur widerspricht .

Darüber hinaus wurde die CAGE-Technologie verwendet, um zelltypspezifische Enhancer zu kartieren, die enorm zur korrekten Genregulation beitragen, Anderson et al. Natur .

Ich weiß, dass diese Antwort nicht direkt auf Ihre Frage eingeht, sondern viele neue Fragen aufwirft.

Googeln Sie schnell die Online-Version von Lodish et al Molecular Cell Biology. 4. Auflage .

Aus der TATA-Box fungieren Initiatoren und CpG-Inseln als Promotoren im eukaryotischen DNA- Abschnitt:

Diese Gene, die im Allgemeinen mit geringen Raten transkribiert werden (z. B. Gene, die die Enzyme des intermediären Stoffwechsels codieren, oft als „Haushaltsgene“ bezeichnet), enthalten keine TATA-Box oder einen Initiator

Auch aus Transcriptional Regulatory Sequences of the Housekeeping Gene for Human Triosephosphate Isomerase (Boyer et al ., J Bio Chem 1989):

Im Gegensatz zu fakultativen Genpromotoren sind diese Promotoren gekennzeichnet durch [...] und insbesondere das Fehlen einer geeignet positionierten TATA-Box [...] Aufgrund dieser strukturellen Unterschiede besteht die Möglichkeit, dass Housekeeping und fakultatives Gen initiiert werden die Transkription erfolgt über unterschiedliche Mechanismen .

Ich kann mir vorstellen, dass Sie mehr Informationen googeln können, aber es scheint mir, dass der Grund für das Fehlen von TATA die Notwendigkeit einer konstanten Expression auf niedriger Ebene (daher kein starker Promotor) und ein separater Regulationsmechanismus (daher eine gemeinsame Struktur) ist. Der letzte Punkt könnte sich aus dem Redundanzargument ergeben: Wenn die Regulation von TATA-enthaltenden Genen fehlerhaft wird, bleibt die Regulation der Housekeeping-Gene gleich, weil sie etwas unabhängig ist.

Sie sollten sich jedoch bewusst sein, dass Ihre ursprüngliche Annahme zumindest umstritten ist (aus demselben J Bio Chem-Papier):

Im Gegensatz zu den meisten bisher beschriebenen Housekeeping-Gen-Promotoren enthält der humane TPI-Promotor ein kanonisches TATA-Element (5' TATATAA 3'), das sich über die Positionen -27 bis -21 erstreckt. Die LS-Mutagenese zeigte, dass diese TATA-Box eindeutig ein Kontrollelement darstellt , dessen Integrität für die Aufrechterhaltung sowohl der Genauigkeit als auch der Häufigkeit der Transkriptionsinitiation des TPI-Gens wesentlich ist.