結構生物化學/TATA 結合蛋白
![[1]](https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Core_promoter_elements.jpg){kind=link}
RNA 聚合酶 II 能夠準確地轉錄，這是由於 TATA 盒的指示。TATA 盒是核心啟動子的主要 DNA 元件。TATA 結合蛋白識別 TATA 盒。結構實驗和體外結合表明，TATA 結合蛋白對 TATA 具有很強的偏好性。TATA 結合蛋白還會誘導嚴重的 DNA 彎曲。NC2 和 Mot1p 調節 TATA 盒處 TATA 結合蛋白的週轉。有人提出，TATA 結合蛋白與 NC2 和 Mot1p 協同作用，彎曲 TATA 並加快 TATA 結合蛋白從 TATA 啟動子上的釋放速度。這在體內發生。
David Hogness 和 Michael Goldberg 使用黑腹果蠅基因發現，DNA 序列富含 A 和 T。後來又在許多真核生物和病毒基因中發現了這一現象。在真核基因中，富含 A 和 T 的序列存在於 mRNA 的 5' 起始位點上。由於發現者，TATA 盒被稱為“Goldberg-Hogness” 盒。突變分析表明，TATA 盒在啟動準確轉錄中至關重要。TATA 結合蛋白識別 TATA 盒，標誌著組裝 pol II 預起始複合物的第一個步驟。TATA 和 TATA 結合蛋白構成了一種獨特的 DNA-蛋白質複合物。TATA 啟動子是一種核心啟動子，它控制病毒基因，代表著細胞啟動子的少數群體。從 TATA 盒的強啟動子中已經鑑定了五種在體外轉錄中必需的通用因子。TATA 結合蛋白和 TFIID 是第一個穩定結合到模板上並指導 pol II 組裝的因子。
- 根據 TATA 盒的質量，TATA 結合蛋白和 TATA 序列可以在體外形成穩定的複合物。這選擇性地用於轉錄 pol II 啟動子。TATA 結合蛋白表面的凹形疏水錶面介導了與 TATA 小溝的結合。
- 當 β 型進出複合物時，小溝會變寬。
- 兩個苯丙氨酸對插入了第一個 T A 步和最後 2 個鹼基對之間的區域。這形成了尖銳的轉折並向主要溝彎曲。
- 由於向主要溝的彎曲，TATA 結合蛋白得到了增強。
- TATAAAAG 序列會導致彎曲減弱。
- 較慢的異構化產生了一個穩定的複合物。
- TATA 結合蛋白和 TATA 解離緩慢。
- 在體外，與 TATA 序列相比，TATA 結合蛋白對非特異性 DNA 的親和力較低。
在真核細胞中，遊離的 TATA 結合蛋白數量很少。TATA 結合蛋白除了存在於 TFIID 之外，還可以存在於其他複合物中。其他元件，如 INR、MTE、DCE 和 DPE 不與 TATA 結合蛋白接觸，但它們與 TFIID 的 TAF 接觸。
有人提出，體內 TATA 盒在 pol II 轉錄中的作用是幫助 pol II 啟動子解離 TATA 結合蛋白。NC2、ATP 酶 BTAF1 或 Mot1p 調節因子可以調節 TATA 結合蛋白，以快速地從 TATA 上釋放 TATA 結合蛋白。
基因特異性調節因子、基礎轉錄和輔因子調節 TATA 結合蛋白活性。TFIIA 與 NC2 抑制解除基礎轉錄和啟用轉錄有關。NC2 阻斷 TFIIA 和 TFIIB 基礎因子與 TATA 結合蛋白-TATA 複合物的結合。NC2 的結構變化使 TATA 結合蛋白能夠識別非 TATA 序列。
MOT1 被證明可以正向和負向調節 pol II 轉錄。酵母基因編碼 Mot1p 和 NC2 亞基。Mot1p 和 TATA 結合蛋白複合物對 DNA 具有很高的親和力，而對 TATA 的親和力較弱。NC2 和 TATA 結合蛋白複合物並不真正偏愛 TATA 序列。NC2 和 TATA 結合蛋白在人類染色質中不含 BTAF1。BTAF1 和 NC2 協同作用調節 pol II 轉錄中的 TATA 結合蛋白。
染色質結構使細胞能夠實現 TATA 結合蛋白活性。這種活性受到核心啟動子有限的可及性的調節。必須克服來自核小體啟動子的障礙。實驗證明，核小體和 TATA 結合蛋白之間存在對 TATA 結合位點的競爭。一些觀察結果表明，啟動子區域的核小體密度較低。
包含 TATA 的啟動子具有高度調節的轉錄，通常具有組織特異性。在細胞中，TATA 很可能不是將 TATA 結合蛋白引導至 PIC 組裝的功能。Van Werven 等人證明，與非 TATA 啟動子相比，TATA 結合蛋白在 TATA 啟動子的週轉率非常高。這種週轉率高度依賴於 Mo1p、NC2 和 SAGA 的作用。與 pol II 啟動子相比，pol I 和 pol III 啟動子缺乏 TATA 序列，TATA 結合蛋白週轉率較低。這些發現表明，pol II 啟動子中 TATA 結合蛋白的週轉是由 TATA 序列引起的。
DNA 的彎曲在區分包含 TATA 的啟動子和不包含 TATA 的啟動子之間 TATA 結合蛋白的功能中起著至關重要的作用。TATA 結合蛋白與 TATA 盒的結合是形成彎曲 DNA 構象的關鍵。BTAF1 和 NC2 可以釋放 DNA 的應變構象，幫助 TATA 結合蛋白從 TATA 上解離。在人類中，體外實驗證明，NC2 可以在 TATA 盒序列處單獨減少這種彎曲。
有人提出，由於 BTAF1 和 NC2 的活性，包含 TATA 的啟動子無法像不包含 TATA 的啟動子一樣快速地釋放 TATA 結合蛋白。SAGA 複合物可能參與從啟動子上移除 TATA 結合蛋白，這可以抑制 TATA 結合蛋白在體外與啟動子結合。
研究表明，Mot1 和 NC2 可以抑制昆蟲細胞中依賴於 TATA 的轉錄並激活依賴於 DPE 的轉錄。在酵母中，TATA 啟動子受到 Mot1p 和 NC2 的抑制。酵母需要 SAGA 複合物才能識別包含 TATA 的啟動子和募集 TATA 結合蛋白。在哺乳動物細胞中，依賴於 TATA 的啟動子促進發育調控基因，並在特定位置啟動直接轉錄。不包含 TATA 的酵母啟動子依賴於 TFIID。
[1]http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Core_promoter_elements.jpg
[2]TATA 盒調節體內 TATA 結合蛋白 (TBP) 的動態。Tora L, Timmers HT. 趨勢生物化學科學。2010 年 6 月；35(6):309-14。Epub 2010 年 2 月 21 日。