结构生物化学/TATA 结合蛋白
![[1]](https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Core_promoter_elements.jpg){kind=link}
RNA 聚合酶 II 能够准确地转录，这是由于 TATA 盒的指示。TATA 盒是核心启动子的主要 DNA 元件。TATA 结合蛋白识别 TATA 盒。结构实验和体外结合表明，TATA 结合蛋白对 TATA 具有很强的偏好性。TATA 结合蛋白还会诱导严重的 DNA 弯曲。NC2 和 Mot1p 调节 TATA 盒处 TATA 结合蛋白的周转。有人提出，TATA 结合蛋白与 NC2 和 Mot1p 协同作用，弯曲 TATA 并加快 TATA 结合蛋白从 TATA 启动子上的释放速度。这在体内发生。
David Hogness 和 Michael Goldberg 使用黑腹果蝇基因发现，DNA 序列富含 A 和 T。后来又在许多真核生物和病毒基因中发现了这一现象。在真核基因中，富含 A 和 T 的序列存在于 mRNA 的 5' 起始位点上。由于发现者，TATA 盒被称为“Goldberg-Hogness” 盒。突变分析表明，TATA 盒在启动准确转录中至关重要。TATA 结合蛋白识别 TATA 盒，标志着组装 pol II 预起始复合物的第一个步骤。TATA 和 TATA 结合蛋白构成了一种独特的 DNA-蛋白质复合物。TATA 启动子是一种核心启动子，它控制病毒基因，代表着细胞启动子的少数群体。从 TATA 盒的强启动子中已经鉴定了五种在体外转录中必需的通用因子。TATA 结合蛋白和 TFIID 是第一个稳定结合到模板上并指导 pol II 组装的因子。
- 根据 TATA 盒的质量，TATA 结合蛋白和 TATA 序列可以在体外形成稳定的复合物。这选择性地用于转录 pol II 启动子。TATA 结合蛋白表面的凹形疏水表面介导了与 TATA 小沟的结合。
- 当 β 型进出复合物时，小沟会变宽。
- 两个苯丙氨酸对插入了第一个 T A 步和最后 2 个碱基对之间的区域。这形成了尖锐的转折并向主要沟弯曲。
- 由于向主要沟的弯曲，TATA 结合蛋白得到了增强。
- TATAAAAG 序列会导致弯曲减弱。
- 较慢的异构化产生了一个稳定的复合物。
- TATA 结合蛋白和 TATA 解离缓慢。
- 在体外，与 TATA 序列相比，TATA 结合蛋白对非特异性 DNA 的亲和力较低。
在真核细胞中，游离的 TATA 结合蛋白数量很少。TATA 结合蛋白除了存在于 TFIID 之外，还可以存在于其他复合物中。其他元件，如 INR、MTE、DCE 和 DPE 不与 TATA 结合蛋白接触，但它们与 TFIID 的 TAF 接触。
有人提出，体内 TATA 盒在 pol II 转录中的作用是帮助 pol II 启动子解离 TATA 结合蛋白。NC2、ATP 酶 BTAF1 或 Mot1p 调节因子可以调节 TATA 结合蛋白，以快速地从 TATA 上释放 TATA 结合蛋白。
基因特异性调节因子、基础转录和辅因子调节 TATA 结合蛋白活性。TFIIA 与 NC2 抑制解除基础转录和激活转录有关。NC2 阻断 TFIIA 和 TFIIB 基础因子与 TATA 结合蛋白-TATA 复合物的结合。NC2 的结构变化使 TATA 结合蛋白能够识别非 TATA 序列。
MOT1 被证明可以正向和负向调节 pol II 转录。酵母基因编码 Mot1p 和 NC2 亚基。Mot1p 和 TATA 结合蛋白复合物对 DNA 具有很高的亲和力，而对 TATA 的亲和力较弱。NC2 和 TATA 结合蛋白复合物并不真正偏爱 TATA 序列。NC2 和 TATA 结合蛋白在人类染色质中不含 BTAF1。BTAF1 和 NC2 协同作用调节 pol II 转录中的 TATA 结合蛋白。
染色质结构使细胞能够实现 TATA 结合蛋白活性。这种活性受到核心启动子有限的可及性的调节。必须克服来自核小体启动子的障碍。实验证明，核小体和 TATA 结合蛋白之间存在对 TATA 结合位点的竞争。一些观察结果表明，启动子区域的核小体密度较低。
包含 TATA 的启动子具有高度调节的转录，通常具有组织特异性。在细胞中，TATA 很可能不是将 TATA 结合蛋白引导至 PIC 组装的功能。Van Werven 等人证明，与非 TATA 启动子相比，TATA 结合蛋白在 TATA 启动子的周转率非常高。这种周转率高度依赖于 Mo1p、NC2 和 SAGA 的作用。与 pol II 启动子相比，pol I 和 pol III 启动子缺乏 TATA 序列，TATA 结合蛋白周转率较低。这些发现表明，pol II 启动子中 TATA 结合蛋白的周转是由 TATA 序列引起的。
DNA 的弯曲在区分包含 TATA 的启动子和不包含 TATA 的启动子之间 TATA 结合蛋白的功能中起着至关重要的作用。TATA 结合蛋白与 TATA 盒的结合是形成弯曲 DNA 构象的关键。BTAF1 和 NC2 可以释放 DNA 的应变构象，帮助 TATA 结合蛋白从 TATA 上解离。在人类中，体外实验证明，NC2 可以在 TATA 盒序列处单独减少这种弯曲。
有人提出，由于 BTAF1 和 NC2 的活性，包含 TATA 的启动子无法像不包含 TATA 的启动子一样快速地释放 TATA 结合蛋白。SAGA 复合物可能参与从启动子上移除 TATA 结合蛋白，这可以抑制 TATA 结合蛋白在体外与启动子结合。
研究表明，Mot1 和 NC2 可以抑制昆虫细胞中依赖于 TATA 的转录并激活依赖于 DPE 的转录。在酵母中，TATA 启动子受到 Mot1p 和 NC2 的抑制。酵母需要 SAGA 复合物才能识别包含 TATA 的启动子和募集 TATA 结合蛋白。在哺乳动物细胞中，依赖于 TATA 的启动子促进发育调控基因，并在特定位置启动直接转录。不包含 TATA 的酵母启动子依赖于 TFIID。
[1]http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Core_promoter_elements.jpg
[2]TATA 盒调节体内 TATA 结合蛋白 (TBP) 的动态。Tora L, Timmers HT. 趋势生物化学科学。2010 年 6 月；35(6):309-14。Epub 2010 年 2 月 21 日。