Promotor (genetika)

**Promotor** – u genetici – je sekvenca DNK na koju se vezuju proteini koji iniciraju transkripcija jednostruke RNK, prema matrici smislenog polulanca DNK nizvodno od nje. Ova RNK može kodirati protein ili može imati funkciju samu po sebi, kao što je tRNK, iRNK ili rRNK. Promotori se nalaze u blizini početnih mjesta transkripcije gena, uzvodno na DNK (prema 5 'regiji smislenog lanca).

Djelovanje promotora odvija se u sklopu operona, što znači da njihova aktivnost ovisi o prisustvu/odsustvu supstence koja je obkekt djelovanja operona, koja je ujedno ima i ulogu represora u tom kompleksu međuzavisnih gena.

Operon se sastoji od 4 osnovne komponente DNK:

***Promotor** – nukletidna sekvenca koja omogućava  transkripciju. Promotor je prepoznat od strane RNK polimeraze, koji onda inicira transkripciju. U sintezi RNK, promotori ukazuju koji se geni trebaju uključitii za stvaranje RNK; samim tim, kontroliraju koje proteine će  ćelija proizvodi.
* Regulator – kontrolira gena operatora u suradnji sa određenim spojeva pod nazivom induktori i korepresori koji su  prisutni u citoplazmi. Gen regulator  nije nužno u susjedstvu gene operatora. Kodovi gena regulatora kontroliraju sintezu proteinske  supstance koja se  zove represor.  Represorna  supstanca se kombinira sa genom operaterom i sprečava njegovu aktivnost. A gen regulator  kontrolira operon, ali nije njegov dio.
* Operator – je segment DNK za koji se epresije vezuje za. To je klasično definirano u *lac operon*u kao segment između promotora i gena za operon. u slučaju represije, represije proteina, RNK polimerazom, fizički ometa prepisivanjem gena.
* Strukturni geni – su  oni  koji koreguliraju operon. Nisu uvijek u njega uključeni, ali imaju važnu ulogu u funkciji regulatornog gena, a ekspresija su  gena koji kodira represijski protein. Regulatorni gen ne mora biti u susjedstvu ili čak ni u blizini operona.

Promotori mogu biti dugački oko 100-1000 baznih parova.

## Pregled 
Da bi se odvijala transkripcija, enzim koji sintetitizira RNK, poznat kao RNK-polimeraza, mora se vezati za DNK u blizini gena. Promotori sadrže specifične sekvence DNK, kao što su elementi odgovora. koji pružaju sigurno početno mesto vezivanja za RNK-polimerazu i za proteine zvane faktori transkripcije, koji aktiviraju RNK-polimerazu. Ovi transkripcijski faktori imaju specifične aktivatore ili represorne sekvence odgovarajućih nukleotida, koji se vežu za određene promotore i regulišu ekspresiju gena.

;U bakterija: Promotor prepoznaje RNK-polimerazu i pridruženi sigma faktor, koji se pak često dovode u DNK promotora, vezanjem proteina – aktivatora  za svoje mjesto vezanja DNK u blizini.
;U eukariota: Proces je složeniji i potrebno je najmanje sedam različitih činitelja za vezanje RNK-polimeraze II za promotor.

Promotori predstavljaju kritične elemente koji mogu djelovati u saglasnosti s drugim regulatornim regijama (pojačivač, prigušivači, granični elementi / insulatori ) da usmere nivo transkripcije datog gena.
Promoter se indukuje kao odgovor na promjene u obilju ili konformaciji regulacijskih proteina u ćeliji, što omogućava aktiviranje transkripcijskih faktora da aktiviraju RNK-polimerazu.

## Identifikacija relativne lokacije 
Kako su promotori obično neposredno uz dotični gen, položaji u promotoru su označeni u odnosu na početno mjesto transkripcije, gdje transkripcija DNK započinje za određeni gen (tj. položaji uzvodno su negativni brojevi odbrojavajući natrag od – 1, naprimjer – 100 je položaj 100 osnovnih parova uzvodno).

## Relativna lokacija u ćelijskom jedru 
U ćelijskom jedru promotori su preferencijalno rqspoređeni na rubovima hromosoma, vjerovatno za koekspresiju gena sa različitih hromosoma. Nadalje, kod ljudi promotori ispoljavaju određena strukturna svojstva, karakteristična za svaki hromosom.
** Uključuje početno mjesto transkripcije (TSS) i elemente direktno uzvodno
** Mjesto vezanja za RNK-polimerazu;
*** RNK-polimeraza I: transkribira gene koji kodiraju 18S, 5.8S i 28S ribosomskih RNK;
*** RNK-polimeraza II: transkribira gene koji kodiraju iRNK i određene male jedarne RNK i mikro-RNK;
*** RNK polimeraza III: transkribira gene koji kodiraju transportnu DNK, 5s ribosomske RNK i druge male RNK;
** Opća mjesta vezanja faktora transkripcije, npr. TATA-okvir, B-element prepoznavanja.
** Mogu biti prisutni mnogi drugi elementi / motivi. Ne postoji skup "univerzalnih elemenata" koji se nalazi u svakom ključnom promotoru.
* Proksimalni promotor – proksimalna sekvenca uzvodno od gena koja teži da sadrži primarne regulatorne elemente;
** Otprilike 250 osnovnih parova uzvodno od početne lokacije;
** SpecifičnO mjesto vezanja faktora transkripcije;
* Distalni promotor – distalna sekvenca uzvodno od gena koji može sadržavati dodatne regulatorne elemente, često sa slabijim utIcajem od proksimalnog promotora;
** Sve dalje uzvodno (ali ne pojačivačI ili druga regulatorna regija čiji je uticaj neovisan o položaju/ orijentaciji);
** Specifična mjesta vezanja za faktor transkripcije.

### Bakterijski 
U bakterija,  promotor sadrži dva elementa kratke sekvence od približno 10 (Pribnowa kutija) i 35 nukleotida *uzvodno * od početnog mjesta transripcija.

* Sekvenca na – 10 (element -10) ima konsenzusnu sekvencu TATAAT.
* Sekvenca na – 35 (element -35) ima konsenzusni niz TTGACA.
* Gore navedeni konsenzusni nizovi, iako su u prosjeku sačuvani, kod većine promotora nisu netaknuti. U prosjeku, samo 3 do 4 od 6 parova baza u svakom konsenzusnom nizu nalaze se u bilo kojem od datih promotora. Do danas je identificirano nekoliko prirodnih promotora koji imaju netaknute konsenzusne sekvence i na –10 i –35; Utvrđeno je da se vještački promotori s potpuno očuvanim elementima –10 i –35 transkribiraju na nižim frekvencijama od onih s nekoliko neusklađenih konsenzusa.
* Sekvenca na – 10 (element –10) ima konsenzusnu sekvencu TATAAT.
* Sekvenca na –35 (element –35) ima konsenzusni niz TTGACA.
* Gore navedene konsenzusne sekvence, iako su u prosjeku sačuvane, kod većine promotora nisu netaknute. U prosjeku, samo tri do č,etiri od šest parova baza u svakom konsenzusnom nizu nalaze se u bilo kojem od datih promotora. Do danas je identificirano nekoliko prirodnih promotora koji imaju netaknute konsenzusne sekvence i na –10 i –35; Utvrđeno je da vještački promotori s potpunim očuvanjem elemenata –10 i –-35 transkribiraju na nižim frekvencijama od onih s nekoliko neusklađenih konsenzusa.
* Optimalni razmak između sekvenci –35 i –10 je 17 bp.
* Neki promotori sadrže jedno ili više podmjesta uzvodnog elementa promotora (UP element)(konsenzusna sekvenca 5'-AAAAAARNR-3' kada je centriran u regiji –42; konsenzusna sekvenca 5'-AWWWWWTTTTT-3' kada je centriran u regiji –52; W = A ili T; R = A ili G ; N = bilo koja baza).

Gore navedene promotorske sekvence prepoznaje samo RNK-polimerazni holoenzim, koji sadrži sigma-70. RNK-polimerazni holoenzimi koji sadrže druge sigma faktore prepoznaju različita jezgra promotorskih sekvenci.

 uzvodno nizvodno 
5'–xXXXXXXXPPPPPPXXXXXXPPPPPPXXXXGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGXXXX-3'
–35 –10.  Gen će biti prepisan/transkriburan.

#### Vjerovatnoća pojave svakog nukleotida 
Za –10 sekvencu
T A T A A T
77% 76% 60% 61% 56% 82%:

Za –35 sekvencu
T T G A C A
69% 79% 61% 56% 54% 54%;

### Eukariotski 
Eukariotski promotori su raznoliki i teško ih je okarakterizirati, ali nedavna istraživanja pokazuju da su podijeljeni u više od 10 klasa.

[thumbnail|right|'''Deset klasa eukariotskih promotora i njihovI reprezentativni [obrasci DNK' ''. Reprezentativne klase eukariotskih promotora prikazane su u sljedećim odjeljcima: (A) Klasa zasnovana na AT, (B) Klasa zasnovana na CG, (C) Klasa kompaktne ATCG, (D) Uravnotežena klasa ATCG, (E) ATCG srednja klasa, (F) ATCG-klasa, (G) AT-bez klase, (H) CG-visoka klasa, (I) CG-bez klase i (J) AT-visoka klasa. TATA element i BRE obično se nalaze u blizini početnog mjesta transkripcije (obično unutar 30 do 40 parova baza).

Regulatorne sekvence eukariotskog promotora obično vežu proteine koji se nazivaju transkripcijski faktori, uključeni u stvaranje transkripcijskog kompleksa. Primjer je E-box (sekvenca CACGTG), koji veže faktore transkripcije u porodici osnovni heliks-petlja-heliks (bHLH) (npr. BMAL1-Clock, cMyc). Neki promotori koji su ciljani višestrukim faktorima transkripcije mogu postići hiperaktivno stanje, što dovodi do povećane aktivnosti transkripcije.

#### Dvosmjerni (sisari) 
Dvosmjerni promotori su kratki ( "Dvosmjerni genski par" odnosi se na dva susjedna gena kodirana na suprotnim polunitima, čiji su 5 'krajevi orijentirani jedan prema drugom. Dva gena su često funkcijski povezana, a modifikacija njihove zajedničke promotorske regije omogućava im da budu koregulirani i na taj način koeksprimirani. Dvosmjerni promotori su uobičajena karakteristika sisarskih  genoma. About 11% of human genes are bidirectionally paired. Analiza mikronizova pokazala je da se dvosmjerno upareni geni koeksprimiraju u većem stepenu od slučajnih gena ili susjednih jednosmjernih gena. Postoje, međutim, i izuzeci. U nekim slučajevima (oko 11%), eksprimiran je samo jedan gen dvosmjernog para.

Neke funkcijske klase gena vjerovatnije će biti dvosmjerno uparene od drugih. Geni koji sudjeluju u popravljanju DNK,  imaju pet puta veću vjerovatnoću da će ih regulirati dvosmjerni nego jednosmjerni promotori. Haperonski proteini su tri puta vjerovatniji, a mitohondrijski geni više nego dvostruko vjerovatniji. Dvosmjerni promotori reguliraju mnoge osnovne gene za održavanje i ćelijske metaboličke gene. CCAAT kutije su uobičajene, kao i kod mnogih promotora kojima nedostaju TATA okviri. Uz to, motivi NRF-1, GABPA, YY1 i ACTACAnnTCCC zastupljeni su u dvosmjernim promotorima po znatno višim stopama nego kod jednosmjernih promotora. Odsustvo TATA kutija u dvosmjernim promotorima sugerira da TATA-kutije imaju ulogu u određivanju usmjerenosti promotora, ali protivprimjeri dvosmjernih promotora imaju TATA-kutije i jednosmjerne promotore bez njih, što ukazuje da oni ne mogu biti jedini faktor.

Iako se izraz "dvosmjerni promotor" posebno odnosi na promotorske regije gena koji kodiraju iRNK, testovi s luciferazama pokazali su da preko polovine ljudskih gena nema snažnu smjernu pristranost. Istraživanja sugeriraju da je nekodirajuća RNK često povezana sa promotorskim regionima gena koji kodiraju iRNK. Pretpostavlja se da aktiviranje i započinjanje RNK-polimeraze II obično počinje dvosmjerno, ali divergentna transkripcija se zaustavlja na kontrolnoj tački kasnije tokom elongacije. Mogući mehanizmi koji stoje iza ove regulacije uključuju sekvence u promotorskoj regiji, modifikaciju hromatina i prostornu orijentaciju DNK.

## Otkrivanje 
Razvijen je širok spektar algoritama kako bi se olakšalo otkrivanje promotora u genomskim sekvencama , a predviđanje promotora čest je element mnogih metoda predviđanja položaja gena. Regija promotora nalazi se prije sekvenci konsenzusa -35 i -10. Što je promotorska regija bliža konsenzusnim sekvencama, to će se češće odvijati transkripcija tog gena. Ne postoji postavljeni obrazac za promotorske regije, kao što postoji za konsenzusne sekvence.

## Evolucijske promjene 
[thumb|Superpozicija između distribucije promotora vrsta *[Homo sapiens*, *Drosophila melanogaster*, *Oryza sativa* i *Arabidopsis thaliana*. Područja crvene boje predstavljaju očuvane promotorske sekvence.]]
Promjene u promotorskim sekvencama presudne su u evoluciji, na što ukazuje relativno stabilan broj gena u mnogim lozama. Naprimjer, većina kičmenjaka ima otprilike jednak broj gena koji kodiraju proteine (oko 20.000),  koji su često vrlo konzervirani u sekvencama, pa veliki dio evolucijskih promjena mora proizaći iz promjena u ekspresiji gena.

## Dijabetes 
Druge nedavne studije sugeriraju da promotori gena mogu biti primarni uzrok dijabetesa. Promotori gena povezanih s dijabetesom putem studije povezanosti genoma (GWAS) pokazuju specifične DNK obrasce za svaki  fenotip.
Proces vezanja promotora presudan je u razumijevanju procesa ekspresije gena.

### Lokacija 
Iako RNK-polimerazni holoenzim pokazuje visok afinitet prema nespecifičnim mjestima DNK, ova  karakteristika ne dopušta da se razjasni proces lokacije promotora. Ovaj proces lociranje promotora pripisuje se strukturi holoenzima u DNK i sigme 4 u DNK kompleksima.

## Bolesti povezane s aberantnom funkcijom 
Većina bolesti je heterogena po uzroku, što znači da jedna "bolest" često uključuje mnogo različitih bolesti na molekulskoj razini, iako se ispoljeni simptomi i odgovor na liječenje mogu ujednačiti. Način na koji bolesti različitog molekulskog porijekla reagiraju na tretmane djelomično se pročava u naučnoj oblast zvanoj  farmakogenomika.

Ovdje nisu navedene mnogi tipovi karcinoma koji uključuju aberantnu regulaciju transkripcije zahvaljujući stvaranju himernuh gena,  nakon  patoloških hromosomske translokacije. Važno je da je intervencija u broju ili strukturi proteina vezanih na promotor jedan od ključeva za liječenje bolesti bez uticaja na ekspresiju nepovezanih gena, koji dijele elemente s ciljnim genom. Neki geni čija promjena nije poželjna, sposobni su uticati na potencijal ćelije da postane karcinomska.

## CpG-otoci u promotorima 
U ljudi, oko 70% promotora smještenih u blizini mjesta početka transkripcije gena (proksimalni promotori) sadrži CpG-otok.  CpG-otoci su obično dugi od 200 do 2000 baznih parova, imaju sadržaj baznog para C: G  > 50% i imaju područja DNK gdje sekvencu sa citozinskim nukleotidom slijedi  guanin i to se često događa u linearnog sekvenci DNK baza  duž  5 '→ 3' smjera. 
Distalni promotori također često sadrže CpG-otoke, poput promotora gena *ERCC1*, za popravak DNK, gdje se promotor koji sadrži CpG-otok nalazi oko 5.400 nukleotida uzvodno od kodirajućeg područja *ERCC1*gena. CpG-otoci također se često javljaju u promotorima za funkcijski nekodirajuće RNK kao što su mikroRNK.
## Utišavanje gena metilacijom CpG-otoka  
U ljudi se metilacija DNK događa sena položaju 5 'pirimidinskog prstena citozinskih ostataka unutar CpG-lokusa da nastane 5-metilcitozin. Prisutnost višestrukih metiliranih CpG-lokusa na CpG-otocima promotora uzrokuje stabilno utišavanje gena. Utišavanje gena može biti pokrenuto drugim mehanizmima, ali to je često praćeno metilacijom CpG-lokuse na promotorskom CpG-otoku, da bi se izazvalo stabilno utišavanje gena.
* Beta talasemija
* Rubinstein-Taybijev sindrom

## Također pogledajte
* Aktivator (genetika)
* Operon
* Ekspresija gena
* Represor
* Transkripcijski faktor

## Reference 
## Vanjski linkovi 
*ORegAnno – Open Regulatory Annotation Database 
*Identifying a Protein Binding Sites on DNA molecule  YouTube tutorial video
*Pleiades Promoter Project – a research project with an aim to generate 160 fully characterized, human DNA promoters of less than 4 kb (MiniPromoters) to drive gene expression in defined brain regions of therapeutic interests.
*ENCODE threads Explorer RNA and chromatin modification patterns around promoters. Nature

Kategorija:Ekspresija gena
Kategorija:Molekularna genetika