Genética Promotor

Os promotores estão localizados perto do sítio de início da transcrição de genes, na mesma fita e a montante no DNA (para 5' da fita código). Os promotores podem ter por volta de 100-1000 pares de bases de comprimento.

Para a transcrição acontecer, a enzima que sintetiza o RNA, conhecido como RNA polimerase, deve se anexar ao DNA perto de um gene. Promotores contêm sequências de DNA específicas como sequências consenso, que fornecem um sítio seguro de ligação para a RNA polimerase e para proteínas chamadas fatores de transcrição que recrutam a RNA polimerase. Estes fatores de transcrição têm sequências ativadoras ou repressoras de aminoácidos que se anexam a promotores específicos e regulam a expressão do gene.

Em bactérias

O promotor é reconhecido pela RNA polimerase e um Fator sigma associado, que por sua vez é muitas vezes trazido para o DNA promotor pela ligação de uma proteína ativadora no seu próprio sítio de ligação de DNA nas proximidades.

Em eucariotos

O processo é mais complicado, e pelo menos sete diferentes fatores são necessários para a ligação de uma RNA polimerase II ao promotor.

Promotores representam elementos essenciais que podem trabalhar em conjunto com outras regiões reguladoras (enhancers, silenciadores, elementos de fronteira/isolantes) para direcionar o nível de transcrição de um determinado gene. Um promotor é induzido em resposta a alterações na abundância ou conformação de proteínas reguladoras em uma célula, que permitem a ativação de fatores de transcrição para recrutar RNA polimerase.

Como os promotores estão normalmente imediatamente adjacentes ao gene em questão, posições no promotor são designadas em relação ao sítio de início da transcrição, onde a transcrição do DNA começa para um gene em particular (por exemplo, posições a montante são números negativos contando a partir de -1. Por exemplo, -100 é uma posição 100 pares de bases a montante).

No núcleo da célula, parece que os promotores são distribuídos preferencialmente na borda dos territórios cromossômicos, provavelmente para a co-expressão de genes em diferentes cromossomos. Além disso, em humanos, os promotores mostram certas características estruturais específicas de cada cromossomo.

• Promotor essencial – conjunto mínimo de elementos do promotor necessário para poder iniciar a transcrição
  • Inclui o sítio de início da transcrição e elementos diretamente a montante
  • Um sítio de ligação para a RNA polimerase
    • RNA polimerase I: transcreve genes de codificação de RNA ribossomal 18s, 5,8s, 28s
    • RNA polimerase II: transcreve genes que codificam RNA mensageiro (mRNA) e certos pequenos RNAs nucleares (snRNA) e microRNAs (miRNA)
    • RNA polimerase III: transcreve genes de codificação de RNAs tranportadores (tRNA), RNA ribossomal 5s e outros pequenos RNAs
  • Sítios de ligação de fatores gerais de transcrição, como por exemplo TATA box
• Promotor proximal – sequência normalmente a montante do gene que tende a conter elementos de regulamentação primários
  • Cerca de 250 pares de bases a montante do local de início
  • Sítios de ligação de fatores de transcrição específicos
• Promotor distal –  sequência distal a montante do gene que pode conter elementos adicionais de regulamentação, muitas vezes com menor influência do que do promotor proximal
  •   Qualquer coisa mais a montante (mas não um enhancer ou outra região reguladora cuja influência é independente de posição/orientação)
  • Sítios de ligação de fatores específicos de transcrição

Bacterianos

Em bactérias, o promotor contém dois elementos curtos de aproximadamente 6 pares de bases, um na posição - 10 (Pribnow Box) e outro na posição - 35 nucleotídeos a montante do sítio de início da transcrição (+1).

• A seqüência a -10 (o elemento -10) tem a sequência consenso TATAAT.
• A seqüência a -35 (elemento -35) tem a sequência consenso TTGACA.
• As sequências consenso acima, enquanto conservadas no geral, não são encontradas intactas na maioria dos promotores. Em média, apenas 3 a 4 dos 6 pares de bases em cada sequência consenso são encontrados em qualquer promotor. Poucos promotores naturais foram identificados até hoje que possuem sequências consenso intacto de ambos os elementos -10 e -35;  foi achado que promotores artificiais de conservação completa dos elementos -10 e -35 transcrevem com frequências mais baixas do que aqueles com poucas inadequações com o consenso.
• O melhor espaçamento entre as sequências -35 e -10 é de 17 bp.
• Alguns promotores contém um ou mais subsítios de elementos promotores a montante (elemento UP)

Deve ser destacado que as sequências promotoras acima são reconhecidas apenas pela holoenzima RNA polimerase contendo sigma-70. Holoenzimas de RNA polimerase contendo outros fatores sigma reconhecem diferentes promotores essenciais.

Eucarióticos

Promotores eucarióticos são diversos e podem ser difíceis de caracterizar, no entanto, estudos recentes mostram que eles são divididos em mais de 10 classes.

Promotores gênicos estão normalmente localizados a montante do gene e pode ter elementos de regulamentação de vários kilobases de distância do local de início de transcrição (enhancers). Nos eucariotos, o complexo de transcrição pode fazer o DNA curvar-se sobre si mesmo, o que permite a colocação de sequências regulatórias longe do local efetivo da transcrição. Promotores eucarióticos RNA-polimerase II-dependentes promotores podem conter um elemento TATA (sequência consenso TATAAA), que é reconhecido pelo fator geral de transcrição proteína ligante de TATA; e elemento de reconhecimento B (BRE), que é reconhecida pelo fator geral de transcrição TFIIB. O elementos TATA e BRE normalmente estão localizados perto do sítio de início de transcrição (normalmente por volta de 30 a 40 pares de base).

Sequências regulatórias de promotores eucarióticos normalmente se ligam a proteínas chamadas fatores de transcrição envolvidos na formação do complexo transcricional. Um exemplo é a caixa-E (sequência CACGTG), que se liga a fatores de transcrição na família hélice-loop-hélice básica (bHLH)(por exemplo BMAL1-Clock, cMyc). Alguns promotores que são alvo de vários fatores de transcrição podem alcançar um estado hiperativo, levando ao aumento da atividade transcricional.

Alguns promotores são chamados constitutivos, como eles estão ativos em todas as circunstâncias na célula, enquanto outros são regulados, tornando-se ativo na célula apenas em resposta a estímulos específicos.