Was sind einige atypische Beispiele für positive transkriptionelle Kooperativität?

Kooperativität bei der Genexpression ist ein wichtiges Merkmal vieler regulatorischer Netzwerke. Das häufigste Beispiel, das unter Verwendung der Hill-Funktion beschrieben wird, ist ein Transkriptionsfaktor (TF), der, wenn er an seine regulatorische Zielstelle gebunden ist, die Bindungsrate anderer Transkriptionsfaktoren erhöht (normalerweise durch TF-TF-Dimerisierung).

In der Literatur gibt es zahlreiche Beispiele für auf TF-Dimerisierung basierende Kooperativität. Ich versuche jedoch, Beispiele für positive transkriptionelle Kooperativität zu finden, die andere Mechanismen als die TF-Dimerisierung beinhalten. Im Dimermodell bindet ein ungebundener TF mit einer bestimmten Affinität an seinen verwandten Promotor (der mehrere Enhancer enthält). Mit dem ersten gebundenen TF hat nun ein anderer identischer TF eine erhöhte Affinität für sein Ziel – Bindung an den Enhancer und Bindung (Dimerisierung) an den ersten TF. Das Expressionsprofil ist sigmoidal (nahezu binär) und repräsentiert ein scharfes Ein-/Ausschalten der Aktivität.

Obwohl Peer-Review-Artikel, die alternative Mechanismen experimentell oder theoretisch charakterisieren, bevorzugt werden, interessiere ich mich auch für Benutzerhypothesen und Diskussionen, die eher spekulativ sind. Insbesondere interessiere ich mich für positive Kooperativität, die ohne Rückkopplung von den regulierten Genen auftritt.

Ein möglicher Mechanismus könnte einen DNA-bindenden TF umfassen, der aus einer Transkriptionsaktivatordomäne und einer Chromatin-Umbau- oder DNA-Methylierungsdomäne besteht. Wenn der TF bindet, aktiviert er nicht nur die Transkription, sondern baut lokales Chromatin um. Wenn die Umgestaltung die Affinität zum nächsten TF erhöht, handeln sie kooperativ (und positiv). Vielleicht wurde so etwas ähnliches schon beschrieben.

An welche Proteine ​​denken Sie? Transkriptionsverstärker, die nicht direkt an der Transkription beteiligt sind, diese aber verstärken?
Ja, Transkriptionsverstärker, nicht die Kernmaschinerie.
Ein ähnlicher Mechanismus wie der, den ich im letzten Absatz oben vorgeschlagen habe, aber ohne die Chromatin-Umbaudomäne, scheint zu Kooperativität zu führen. pnas.org/content/107/52/22534.full

Antworten (2)

Positive Kooperativität ohne Feedback von den nachgeschalteten Genen:

Ich denke, Polycomb/Trithorax-Komplexe werden dieses Kriterium gut erfüllen.

Die Polycomb-Gruppe (PcG) unterdrückt Hox und andere differenzierungsbezogene Gene (wie Neurogenin), während die Trithorax (TrxG)-Gruppe ihre Expression fördert. Sie sind nicht wie gewöhnliche Transkriptionsfaktoren, die an Promotoren binden und RNA-Polymerase rekrutieren/ausschließen; sie binden an Regionen, die als Polycomb Response Elements/Trithorax Response Elements bezeichnet werden, und vermitteln die epigenetische Regulation benachbarter Gene durch Histonmodifikationen (hauptsächlich Methylierung).

PcG aus zwei Hauptkomplexen PRC1 (Polycomb Repressive Complex-1) und PRC2. Unterschiedliche Komponenten des Komplexes haben unterschiedliche molekulare Funktionen. Beispielsweise hat SuZ eine Zinkfingerdomäne und kann an DNA/RNA binden, Ezh hat Histon-Methyltransferase-Aktivität usw.

Dies ist eine alte Bewertung, aber immer noch recht informativ.

Können Sie den zugrunde liegenden Mechanismus für die Kooperativität von Polycomb/Trithorax erklären oder vorschlagen (oder darauf verweisen)? Vielen Dank.
@nbogard hat die Antwort bearbeitet.
Das Polycomb/Trithorax-System scheint eine kooperative Aktivität zu zeigen. Danke für den Hinweis. Ich habe auch dieses gefunden: nature.com/nrm/journal/v15/n5/full/nrm3789.html Insbesondere der letzte Abschnitt und Abb. 7, wo die Autoren vorschlagen, dass Polycomb/Trithorax Response Elements, die in Target-Enhancern gefunden werden, die Bistabilität in der Target-Expression fördern. Vielen Dank!

Interessante Frage. Ich glaube, ich habe zwei Beispiele für Sie, die interessant sein könnten. Die erste ist die Co-Regulierung des Mikrophthalmie-assoziierten Transkriptionsfaktors (MITF) bei der Pigmentierung durch SOX10 und PGC1a/b. Siehe dieses Papier:

Der zweite betrifft die Regulation von braunem Fettgewebe durch PGC1a und IRF4, die in diesen Zellen zu interagieren scheinen. Siehe dieses Papier:

In beiden Fällen interagiert ein Transkriptionsfaktor (SOX10 oder IRF4) mit den Co-Aktivator-PGC1-Proteinen, um die Genexpression zu regulieren. Fehlt der Co-Aktivator, wird die Expression zumindest herunterreguliert. Diese Aktivierungen sind nicht so untypisch oder selten, kommen aber recht häufig vor. Wenn Sie Probleme haben, diese Artikel zu erhalten, lassen Sie es mich wissen.

Danke, @Chris, aber ich konnte in keiner der beiden Studien ein Beispiel für gemessene Kooperativität finden. Ich habe meine Frage bearbeitet, um besser zu definieren, was ich mit "Kooperativität" meine.
In der ersten Arbeit interagiert SOX10 mit den PGCs. Der Knockdown der PGCs führt zu einer reduzierten Pigmentierung. Gleiches gilt für den Knockdown der PGCs in der Pigmentzelle der Mäuse, was zu einer deutlich helleren Pigmentierung führt. In der zweiten Arbeit findet die Interaktion zwischen IRF4 und PGC1a statt. Ist einer der Partner nicht anwesend, funktioniert die Regulation im Fettgewebe nicht. Sie präsentieren auch Daten von co-ips zur Interaktion beider Proteine.
Ich sehe, dass die in diesen Papieren beschriebene Aktivität eine Bindung zwischen den verschiedenen Faktoren erfordert, aber ich sehe nicht, wo sie die Kooperativität gemessen haben. Ich denke, es gibt einige Verwirrung darüber, was Kooperativität bedeutet. Ich beziehe mich speziell auf die Kooperativität der biochemischen Bindung, die zu einer nichtlinearen Reaktion führt. de.wikipedia.org/wiki/…