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Interferone

Interferon-induzierbare Promotor-Elemente

Auf der Seite "Interferon-Rezeptoren der Zielzellen" wurde beschrieben, wie das Signal von der Zelloberfläche zum Zellkern transportiert werden kann: über eine Reihe von cytoplasmatischen Signalproteinen, die jeweils phosphoryliert werden und am Ende in den Zellkern wandern. Eine wichtige Komponente fehlt noch in der Signalkaskade: die Veränderung der zellulären Genexpression durch das Interferon-Signal. Derzeit sind etwa 300 Proteine beim Menschen bekannt, deren Expression durch Interferon beeinflusst werden kann.

Positive und negative Regulatoren der Genexpression

Jedes Gen hat einen Promotor-Bereich - einen regulatorischen Bereich, in dem Informationen darüber gespeichert sind, wann und unter welchen Umständen die Transkription dieses Gens zu erfolgen hat. In diesem Bereich binden negativ regulierende Proteine (Repressormoleküle) oder auch Proteine, die die Transkription fördern können (Transkriptionsaktivatoren).

Bei der komplizierten Genregulation der Eukaryonten sind zahlreiche Proteine beteiligt, die jeweils an ganz bestimmte kurze Sequenzen der Promotor-DNA binden. Diese kurzen DNA-Sequenzen kommen oft mehrfach wiederholt vor und sind evolutionsbiologisch streng konserviert. Abweichungen von der optimalen Sequenz in diesem Bereich führt in der Regel dazu, dass ein regulatorisches Protein hier weniger gut binden kann - auch das trägt dazu bei, wie die Aktivität der Genexpression sehr fein reguliert werden kann.

Interferon-regulierte Promotor-Elemente sind beispielsweise die ISRE1)-Motive im Promotor-Bereich von Typ-I-IFN induzierbaren Genen mit der Sequenz (G/A)GGAAAN(N)GAAACT.

Die IFN-γ-induzierbaren Gene besitzen im Promotor-Bereich das so genannte γ-activated sequence-Element (GAS-Element), dessen Konsensus-Sequenz sich aus einer Palindrom2)-artigen Wiederholung der Nucleotide TTA ergibt, z.B. TTANNNTAA. Genau an diesen Stellen binden die STAT-Moleküle, die an der Zellmembran Interferon-abhängig aktiviert wurden und zum Zellkern gewandert sind. Sie verändern für einige Minuten bis Stunden die Transkription dieses Promotors.

Eine genaue Analyse bekannter Interferon-regulierter Gene ist unter INTERFEROME, "the database of interferon regulated genes", zu finden.

Literatur

Williams, B. R. (1991): Transcriptional regulation of interferon-stimulated genes.. In: Eur. J. Biochem.. 200 , 1-11
Titel des Artikels
Transcriptional regulation of interferon-stimulated genes.
Abstract
Interferons (IFN) stimulate the expression of a number of genes following interaction with specific high-affinity plasma membrane receptors. The products of these genes either singly or coordinately mediate the antiviral, growth inhibitory or immunoregulatory activities attributed to IFN. While the gene products in some cases have been well characterized, other IFN-regulated genes encode proteins whose functions have yet to be elucidated. A feature common to all IFN-stimulated genes characterized thus far is the presence of a DNA element which constitutes an IFN-responsive enhancer, usually present in the 5' upstream region of the genes. This element, termed interferon-stimulated response element (ISRE) binds a nuclear factor(s) translocated from the cytoplasm to the nucleus following IFN-receptor-triggered signal transduction. The binding of these factors to the ISRE represents the initiating event in stimulating RNA-polymerase-II-mediated transcription from IFN-responsive genes. Depending on the nature of the cells responding to IFN and the genes involved, induced transcription may be prolonged or rapidly terminated. The rapid termination of transcription is dependent in some cases on IFN-induced protein synthesis and also involves factor binding to the ISRE. Recent progress in detailing these events will be discussed including IFN-receptor interactions, signal-transduction pathways, comparing and contrasting IFN-regulated genes and elucidation of IFN-regulated factors.
1)ISRE: interferon stimulated response elements
2)Palindrom: eine Zeichenkette, die von vorn und von hinten gelesen, den gleichen Informationsgehalt hat (Beispiel: Rentner). In diesem Fall entspricht TTA gemäß Basenpaarung AAT (rückwärts: TAA).
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