转录因子普及

转录因子普及
1. 什么是转录因子？
在分子生物学和遗传学中，一个转录因子（有时被称为序列特异的DNA结合因子）是一个能与特异DNA序列结合的蛋白。

转录就是调控遗传信息从DNA传递到mRNA的过程。

转录因子可以单独或与其他蛋白形成复合体，提高或阻断特性基因对RNA聚合酶的招募。

转录因子的一个特点是它包含一个或多个DNA结合域（DNA-binding domain，DBDs），通过这些结合域与基因附近的DNA序列结合，从而完成调控。

其他蛋白如：共激活因子（coactivators），染色质重构因子（chromatin remodelers），组蛋白乙酰化酶（histone acetylases），去乙酰化酶（deacetylases），激酶（kinases）和甲基化酶（methylases），虽然在基因调控中同样起着重要的作用，但是由于缺少DNA结合域，因为并没有归类为转录因子。

2. 转录因子的保守性
转录因子存在于所有生物体中，对基因表达调控来说是必不可少的。

在一个生物体内，转录因子的数量随着基因组的大小的增加而增
长。

较大的基因组，每个基因倾向于有更多的转录因子，在人类基因组中大约有2600个含有DNA结合域的蛋白质，其中大多数被假设具有转录因子功能。

因此，基因组中大约10%的基因编码转录因子，这使得这个家族称为最大的人类蛋白家族。

此外，基因的两侧往往存在不同的转录因子结合位点，这些基因的高效表达需要有几个不同的转录因子的协同作用。

3. 转录因子的调控机制
转录因子可以与受其调控基因的临近DNA上的增强子或者启动子区域结合，根据转录因子的不同，相邻基因的表达可能被上调或下调。

转录因子有多种调控基因表达的机制，包括：
•稳定或组织RNA聚合酶与DNA结合
•催化组蛋白的乙酰化或脱乙酰化
转录因子可以直接或招募其他带有这一催化活性的蛋白质来完成这一作用。

许多转录因子使用两种对立机制的其中一种来调控转录:a. 组蛋白乙酰转移酶作用--组蛋白乙酰化，从而削弱DNA与组蛋白的结合，使得DNA更容易转录，起到转录上调的效果；b. 组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase，HDAC）作用--组蛋白去乙酰化，从而增强DNA与组蛋白的结合，使得更少的DNA暴露，达到下调转录的目的。

•为转录因子DNA复合物招募共激活子或共抑制子蛋白质
在生物学中，重要的进程大多具有多层调控的性质。

转录因子也具有这样的性质：转录因子不仅通过控制转录率来调节细胞中的基因产物（RNA和蛋白）的数量，而且转录因子自身也受到调控作用（通常被其他转录因子调控）。

下面将对转录因子的调节方式及活性做剪短的概述：
a 合成：转录因子从一个染色体上的基因转录成RNA，然后被翻译成蛋白。

调控这些步骤中的任何一步都会影响转录因子的产生以及活性，这里存在一个有趣的现象，即转录因子可以被自己调控，例如，在一个负反馈环中，转录因子作为自己的一致子：如果转录因子蛋白与自身基因的DNA结合，它将会抑制自身的产生。

这是一类在细胞中转录因子能够维持较低水平的机制。

b. 核定位：在整合生物中，转录因子在细胞核中转录，但是在细胞质中翻译。

许多在细胞核中具有活性的蛋白质含有核定位信号，能直接定位细胞核。

但是，对许多转录组因子来说，这是在他们调控过程中的关键，几类重要的转录因子，如一些核受体转录因子，在细胞质中必须先在绑定一个配体，才能重新定位细胞核。

c. 激活：转录因子可以通过他们的信号感应区域激活或失活，机
制包括：配体的结合；磷酸化。

•易接近DNA绑定位点
•其他辅助因子/转录因子的可用性
大多数的转录因子不单独工作。

通常为了完成基因的转录，一系列的转录因子必须与DNA调控序列绑定，这种转录因子的集合，反过来招募中介蛋白质，如cofactor，以高效招募前起始复合物和RNA聚合酶。

因此，对于一个i额单一的转录因子其实转录，所有这些其他蛋白也必须在场，并且，这个转录因子必须处于一旦需要就能够结合到这些蛋白质的状态中。

4. 转录因子的功能
•基础转录调控，在真核生物中又称为一般转录因子（general transcription factors， GTFs）。

•转录的差异性增强，绑定临近调控基因的DNA增强子区域，从
而差异调控各种基因的表达。

•发育，转录因子可以参与到发育过程中。

•细胞信号的相应，释放一种可以产生与受体细胞进行信号传导的分子，使细胞之间可以相互沟通。

•环境应答，也能参与环境刺激的信号级联下游。

•细胞周期调控，特别是一些原癌或肿瘤抑制基因，有助于调节细胞周期。

•发病机制，转录因子可以用于改变宿主细胞的基因表达，促进发病机制。

5. 转录因子结构
转录因子具有模块状结构，包含如下结构域：
DNA结合结构域（DNA-binding domain，DBD）
反式激活结构域（trans-activating domain， TAD），其中包含其他蛋白质的结合位点，这些位点通常被认为具有激活功能（AFs）一个可选的信号感应结构域（signal sensing domain, SSD）。

此外，DBD和信号感应结构可以存在与不同的蛋白质中，在转录复合物中相互作用，完成对基因表达的调控。

（来源：细胞之邦/云生信 2017-05-04）。