11.8 : Master Transcription Regulators

Viele komplexe zelluläre Prozesse werden von einigen wenigen Schlüsseltranskriptionsfaktoren gesteuert, die als Master-Transkriptionsregulatoren bekannt sind. Diese Master-Regulatoren fördern oder hemmen die Transkription von Gengruppen, wie sie beispielsweise für die Zelldifferenzierung benötigt werden.

Diese wichtigen Proteine können entweder direkt oder indirekt die Genexpression regulieren.

Master-Transkriptionsregulatoren können direkt an cis-regulatorische Sequenzen binden, um die Transkription mehrerer Gene zu steuern, die an verwandten zellulären Reaktionen beteiligt sind.

MyoD ist ein Master-Transkriptionsregulator, der für die Differenzierung von Muskelzellen benötigt wird. Es bindet an cis-regulatorische Sequenzen von Hunderten von Genen, die an der Muskelentwicklung beteiligt sind, einschließlich der Myosin-Schwerkette, einem Motorprotein, das im Muskel vorkommt, und Desmin, einem muskelspezifischen Zwischenfilament.

Master-Transkriptionsregulatoren können auch indirekt wirken, indem sie an cis-regulatorische Sequenzen binden, die die Produktion anderer Transkriptionsfaktoren steuern.

MyoD bindet an regulatorische Sequenzen, die die Expression anderer Transkriptionsfaktoren induzieren, wie z. B. des Myozyten-spezifischen Enhancer-Faktors 2, der zusätzliche Gene reguliert, die für die Entwicklung und Reparatur von Muskelgewebe benötigt werden.

Master-Regulatoren arbeiten oft zusammen, um die Zelldifferenzierung zu fördern. Die Master-Regulatoren Oct4 und Sox2 arbeiten zusammen, um die Expression von Zfp206 zu regulieren. Dieser Transkriptionsfaktor muss in den embryonalen Stammzellen von Mäusen und Menschen stark exprimiert werden, um die Zelldifferenzierung auszulösen.

In ähnlicher Weise lösen PPARγ und C/EBPα zusammen die Entwicklung von Adipozyten oder Fettzellen aus, indem sie an cis-regulatorische Stellen für Adipozyten-spezifische Proteine binden. Darüber hinaus binden PPARγ und C/EBPα jeweils an eine transkriptionsregulatorische Stelle für die andere, wodurch eine positive Rückkopplungsschleife entsteht, um die Transkription während der Differenzierung weiter zu erhöhen.