Transkriptionsfaktor

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Glucocorticoid Rezeptor (PDB ID: 1GLU) , gebunden an die DNA). Die Oberfläche des Proteins wurde nach seiner Elektrostatik gefärbt. Erstellt mit BALLView.

Ein Transkriptionsfaktor (auch trans-Element, im Gegensatz zum cis-Element) ist in der Molekularbiologie ein Protein, das für die Initiation der RNA-Polymerase bei der Transkription von Bedeutung ist. Außerdem sind sie bei der Regulation der Elongation und Termination beteiligt. Transkriptionsfaktoren können an die DNA binden und den Promotor aktivieren oder reprimieren. Es gibt auch Transkriptionsfaktoren, die nicht direkt an die DNA, sondern zum Beispiel an andere DNA-bindende Proteine binden. Es werden allgemeine (basale) und Gewebe- bzw. Zell-spezifische Transkriptionsfaktoren unterschieden.

Allgemeine Transkriptionsfaktoren sind für jede Transkription notwendig, sie übernehmen verschiedene Aufgaben und binden dabei entweder direkt an die DNA zum Beispiel an allgemeine Motive wie Promotorelemente (zum Beispiel die TATA-Box), an die RNA-Polymerase oder an andere Proteine des Initiationskomplexes. Diese "basalen" Transkriptionsfaktoren treten stets als Komplexe mit anderen Proteinen auf. Durch das Binden an die DNA stellen sie eine Art "Plattform" für die RNA-Polymerase her, die Polymerase bindet an die Plattform, die Transkription wird initiiert. Transkriptionsfaktoren sind in ihrer Struktur divers und haben unterschiedliche Aufgaben. Einige besitzen Bindestellen für wichtige Regulatoren (z.B. für Antiterminatoren) andere haben Proteinkinase-Funktionen oder zeigen Helicase-Aktivität (z.B. TAF250-TFIID). Sie sind ubiquitär, d. h. in allen Zellen eines Organismus gleichmäßig vorhanden, und haben an der spezifischen Genregulation meist keinen Anteil.

Spezifische Transkriptionsfaktoren vermitteln der Polymerase, welches Gen aktiviert werden soll. Sie sind daher nur in den Zellen vorhanden, in denen das Gen, das sie regulieren, aktiviert (oder je nach dem auch reprimiert) werden soll. Die DNA-Bereiche, an die sie binden, haben eine spezifische Sequenz (sog. cis-Elemente wie Enhancer oder Silencer), die von dem Transkriptionsfaktor erkannt und gebunden wird. Spezifische Transkriptionsfaktoren, werden meistens durch Proteinkinasen aktiviert. Die Aktivierung ist das Ende einer langen Signalübermittlungskette, die durch einen Rezeptor ausgelöst wurde. Aktivatoren funktionieren nach zwei Prinzipien:

Sie binden den RNA-Polymerasekomplex. Dies verleiht der Polymerase eine höhere Bindungs-Affinität zu dem aktivierten Promotor, dieser wird also nun verstärkt gebunden bzw. die Promotorstärke (maximal 1 Initiation pro Sekunde) und die nachfolgende proteincodierende Sequenz wird verstärkt exprimiert.
Sie haben Histon-Acetyl-Transferase Funktion oder rekrutieren solche. Durch die Acetylierung von Histonen wird das Chromatin aufgelockert die RNA-Polymerase bekommt besser Zugang zur DNA und kann besser binden und damit auch besser transkribieren.

Repressoren funktionieren nach einem umgekehrten Prinzip, Histon-Deacetylasen führen zu einer dichteren Verpackung der DNA und durch die Blockade von Polymerasebindestellen folgt das Absenken der Bindungs-Affinität. Eine Komplexe Regulation kommt durch das netzwerkartige Zusammenspiel der vielen verschiedenen Transkriptionsfaktoren zustande.

Die Aktivität von Transkriptionsfaktoren wird bestimmt, durch dessen Regulation. Reguliert wird durch, ....

Bindung von Liganden (Steroidhormone)
Phosphorylierungen (Kinasekativitäten)
Reifung (Domänen von, in der Membran verankerten Rezeptoren)
Konzentration (niedrige Konzentrationen aktivieren, hohe hemmen die Reaktion)
DNA-Bindung
Bindung von Co-Faktoren (Bindung von Co-Faktoren hemmen die Transkription)
Bildung von Heterodimeren (nur Komplexe aktivieren Promotor)
Blockade der DNA-Bindungsstelle (Ligand am gebundenen TF verhindert Transkription)
Verdrängung von der DNA-Bindestelle (Repressoren verhindern Bindung von TF)
Konditionierung (Reihenfolge der Interaktionen)