Transkripsjonsfaktorer er proteiner som regulerer avlesingen av basesekvensen i DNA og oversetter den til RNA. Transkripsjonsreguleringen bestemmer når og hvilket DNA som skal bli transkribert til RNA. Transkripsjonsinitsieringskomplekset er består av flere transkripsjonsfaktorer og andre proteiner som er nødvendig for binding av enzymet RNA polymerase og start av transkripsjonen. Gener blir uttrykt på rett tidspunkt og i rett type cellevev og organ som respons på et stimulus eller signal. For gener som koder for proteiner skjer dette via et samvirke mellom en promotor og reguleringssekvenser (cis-elementer) og trans-virkende DNA-bindende proteiner kalt transkripsjonsfaktorer. Transkripsjonsfaktorene har flere konserverte domener som kan kjenne igjen og binde seg til cis-elementer. Transkripsjonsfaktorene blir kodet av genfamilier.
Transkripsjon
Transkripsjonen av DNA til RNA er katalysert av enzymene RNA polymerase. RNA polymerase bindes til spesifikke promoter-sekvenser oppstrøms for genet. En genpromotor har flere sekvenser som trengs for å binde transkripsjonsfaktorer som trengs for å starte transkripsjonen eller øke (enhancer), eventuelt minke den (repressor). Reguleringselementer som befinner seg på samme kromosom og DNA-tråd som den kodende regionen til genet den påvirker, og i nær tilknytning til genet kalles cis-elementer. Andre proteiner som blir kodet av andre deler av genomet kalles trans-virkende faktorer.
Responselementer er korte konserverte DNA som påvirker genuttrykk som respons på ytre miljøfaktorer, stress eller hormoner. For eksempel finnes det mange ABA responsgener (ABRE) i et plante, som påvirkes bl.a. av tørke, etylen og jernmangel.
Flere hovedgrupper transkripsjonsfaktorer som kan aktivere eller hemme (undertrykke, repressere) andre gener.
Transkripsjonsfaktorene deles i flere hovedgrupper:
1) Basisk -Heliks-vending-heliks transkripsjonsfaktorer (b-HLH) som har to alfa-helikser atskilt av en løkke, og virker som en saks som passer inn i hovedspalten i DNA.
2) Basiske leucin-zippere som også binder seg til hovedspalten i DNA, men har bare en enkel alfa-heliks med leucin i hver syvende aminosyre.
3) Zinkfinger transkripsjonsfaktorer som har en ”finger” inn i hovedspalten på DNA-molekylet stabilisert av zink (Zn2+).
4) Høymobilitetsgruppeboks transkripsjonsfaktorer (HMG-boks) er kromatinassosierte proteiner som bindes til DNA som en dimer, på lignende vis som for b-HLH og leucin-zippere. Hver av molekylene i dimeren består av tre alfa-helikser.
5) MYB-proteiner er en gruppe transkripsjonsfaktorer i eukaryote organismer og har tre DNA-bindende domener. I planter deltar GAMYB i signalveien for plantehormonet gibberellin. Planter inneholder MYB av type R2R3. Myb-gener koder for MYB-proteiner (myeloblastosis). Myb-protoonkogener som kan delta i kreftutvikling hører med til denne gruppen transkripsjonsfaktorer. I blodappelsiner er det en ruby MYB transkripsjonsfaktorer som aktiverer antocyaninproduserende gener.
I modellplanten Arabidopsis antar man at det er minst 2000 forskjellige transkripsjonsfaktorer fordelt på minst 60 forskjellige familier. Transkripsjonsfaktorene binder seg til DNA og styrer vekst og utvikling. Tilordning og gruppering i familier er basert på den DNA-bindende sekvensene på transkripsjonsfaktorene, hvorav mange er konservert (bevart) under evolusjonen.
MYB (myeloblastoseprotein) er transkripsjonsfaktorer med et DNA-bindende domene som finnes hos eukaryoter. Først funnet i et v-myb onkogen i myloblastosevirus fra fugler, tilsvarende et homologt c-myb i celler. MYBl hos dyr inneholder tre repeterte områder a ca. 52 aminosyrer med tryptofan som gir en basisk heliks-vending-heliks (R1R2R3). Hos planter er det et stort antall forskjellige MYB-proteiner med to repeterte områder R2R3 eller bare ett område. Hos Arabidopsis ca. 240 forskjellige MYB, ris har ca. 230, som deltar i cellesyklus, celledifferensiering og cellevekst via abscisinsyre og brassinosteroid, regulering av sekundærmetabolisme og stressreaksjoner.
Homeoboksproteiner
En gruppe transkripsjonsfaktorer som regulerer utviklingen i en organisme kalles homeoboksproteiner (homeodomene proteiner), fordi alle har en ca. 180 basepar (bp) lang og lik sekvens, en homeoboks. Homeoboksproteiner ble først oppdaget hos bananflue (Drosophila melanogaster) med mutanter hvor antenner på insekthodet ble erstattet med bein. Homeoboksproteiner finnes hos alle flerecellete eukaryoter. Homeoboksproteiner styrer uttrykk av transkripsjonsfaktorer og reguleringsproteiner. Gener som regulerer utformingen av cellevev og organer kalles homeotiske gener. Et eksempel har homeoboksgenet KNOX (Knotted 1) i mais (Zea mays).
MADS-boks proteiner
MADS-boksproteiner finnes hos alle eukaryoter og har fått navn etter
M- MCM1 i gjær (Saccharomyces cerevisae).
A- AGAMOUS i vårskrinneblom (Arabidopsis thaliana).
D- DEFICIENS i løvemunn (Anthirrinum majus).
S- Serum responsfaktor SRF hos mennesker (Homo sapiens).
MADS-boks proteiner inneholder en konservert sekvens bestående av 56 aminosyrer. Hos Arabidopsis er det 30 forskjellige MADS-boks proteiner, og mange av dem er homeotiske gener.
TCP
TCP er gener som koder for en stor familie med to klasser plantespesifikke transkripsjonsfaktorer TCP av type b-HLH. Har fått navn etter TEOSINTE BRANCHED 1 (TB1) i mais (Zea mays), CYCLOIDEA som gir symmetriske blomster hos løvemunn (Anthirrinum majus), og PROLIFERATING CELL FACTORS i ris (Oryza sativa). TCP-transkripsjonsfaktorene deltar i vekst og utvikling, sirkadiske rytmer, blomstringssymmetri, hormonstyring og aldring.
KNOLLE
Et gjenkjennelsesprotein som deltar i sammensmeltingen av vesikler når celleplaten blir dannet under celledelingen. KNOLLE hører med til SNARE-familien av proteiner. KNOLLE blir regulert av cellesyklus. Starten på celleplaten er i midten av cellen som deler seg, i midten av fragmoplasten. Vesiklene fusjonerer og vokser utover til celleplaten fusjonerer med cellemembranen i den kortikale delingssonen og det blir dannet to datterceller.
Transkripsjonsfaktor hos dyr
Transkripsjonsfaktorene, DNA-bindende proteiner som binder seg til spesifikke DNA-sekvenser sekvenser spiller en sentral rolle i uttrykk av gener hos alle eukaryoter, noen er spesifikke for dyr og planter, men mange er også felles. De DNA-bindende domenene på transkripsjonsfaktorene er ofte konserverte under evolusjonen. Mange typer transkripsjonfaktorer hører med til samme gruppe både hos planter og dyr. Under evolusjonen har det skjedd stor utvikling innen de forskjellige typer transkripsjonsfaktorer. Hox-gener (ANTP) hos dyr er homeodomene transkripsjonsfaktorer som regulerer mange utviklingsprosesser hos dyr, hva som blir foran og hva som blir bak på et dyr, kroppssegmenter, bilateral symmetri, utvikling av lemmer og ekstremiteter. T-Box-familien (Tbx), Sox-familien, ANTP klassen homeoboksgener, Six-gener i SIN-klassen . homeoboksgener, Pax-familien , GATA-familien , Smad-familien er eksempler på grupper transkripsjonsfaktorer hos dyr.Nrf1 (nukleær respiratorisk faktor 1) er en transkripsjonsfaktor som regulerer gener for vekst, syntese av hem, og deltar i interaksjon cellekjerne og mitokondrier i metabolismen. . CncC (Cap 'n' collar C) er en familie med basisk leucin-zippere som bl.a. deltar i syntesen av cytokrom P450 enzymer (cytP450). Nrf3 (NF-E2 relatert faktor 3) deltar i antioksidantrespons. Maf transkripsjonsfaktor.
Arylhydrokarbon reseptorer (AHR) er en gruppe transkripsjonsfaktorer styrt av ligander som toksiske stoffer og sekundærstoffer fra planteriket, og disse kan indusere ADP-ribosylering med påhekting av ADP-ribose eller poly(ADP-ribose) ved hjelp av NAD+, i interaksjon med cytokrom P450 systemer for avgiftning.
Myc er gener som koder for transkripsjonsfaktorer, og Myc ble oppdaget via et onkogen som laget kreft hos fugler, v-Myc (myelocytomatosis). Det viser seg at økt uttrykk av homologe gener (c-Myc) hos mennesker kan virke som proto-onkogen og påvirkes av mitogene signaler i cellesyklus, e.g. Burkitts lymfon (Epstein-Barr-virus) eller apoptose (celledød) . Myc transkripsjonsfaktorer kan være av type b-HLH eller leucin-zippere. Noen av dem påvirker enhancer-sekvenser (E-boks) og histon acetyltransferase som acetylerer histoner.
PPAR
Peroksisom proliferering aktivert reseptor (PPAR) er en type ligandaktiverte transkripsjonsfaktorer som påvirkes av lipider og deltar i dannelse av peroksisomer. Finnes som type PPAR α, β, γ og ö. PPARα finnes i de fleste celler i kroppen og blir aktivert av fettsyrer og eikosanoider. PPAR β og PPARδ påvirker transkripsjon for gener i β-oksidasjon av fettsyrer. PPARγ finnes i mange typer cellevev, blant annet fettvev og koder for gener i lipidsyntese, og omforming av fibroblaster til adipocyter (fettceller).