El factor de transcripción, en biología molecular y genética, es una proteína que se une a secuencias específicas de ADN, controlando así la transcripción de la información genética de ADN a ARN mensajero. Los factores de transcripción hacen esto solos o en conjunto a otros complejos proteicos promoviendo (como un activador) o silenciando (como un represor) el reclutamiento de la RNA polimerasa (la enzima que hace la transcripción de información genética de ADN a RNA) a genes específicos.

Una característica determinante de los factores de transcripción es que contienen uno o más dominios de unión al ADN (DBD por sus siglas en inglés, DNA-binding domains), los cuales se unen a secuencias específicas de ADN adyacentes a los genes que regulan. Proteínas adicionales como coactivadores, remodeladores de cromatina, histona acetiltransferasas, deacetilasas, kinasas y metiltransferasas, también juegan papeles cruciales en la regulación genética, pero carecen de DBDs y, por lo tanto, no son clasificados como factores de transcripción.

Conservación en diferentes organismos

Los factores de transcripción son esenciales para la regulación de la expresión genética y son, como consecuencia, encontrados en todos los organismos vivos. La cantidad de factores de transcripción en un organismo se incrementa con el tamaño de su genoma, y genomas más grandes tienden a tener más factores de transcripción por gen.

Hay aproximadamente 2600 proteínas en el genoma humano que contienen dominios de unión al ADN, y se cree que muchos de estos funcionan como factores de transcripción, aunque otros estudios indican que son menos.List Of All Transcription Factors In Human Por lo tanto, aproximadamente el 10% de los genes en el genoma codifican para factores de transcripción, lo que hace a esta familia la más grande de las familias de proteínas humanas. Además, los genes son normalmente rodeados por varios sitios de unión para diferentes factores de transcripción, y la expresión eficiente de cada uno de estos genes requiere la acción cooperativa de varios factores de transcripción (ver, por ejemplo, los factores de transcripción nuclear del hepatocito). Por lo tanto, el uso combinacional de un grupo de aproximadamente 200 factores de transcripción humanos explica fácilmente la regulación única para cada gen en el genoma humano durante el desarrollo.

Mecanismo Los factores de transcripción se unen a regiones potenciadoras (enhancers) o promotoras adyacentes a los genes que regulan. Dependiendo del factor de transcripción, la transcripción del gen adyacente es regulada positiva o negativamente. Los factores de transcripción usan una variedad de mecanismos para regular la expresión genética. Estos mecanismos incluyen: estabilizar o impedir la unión de la ARN polimerasa al ADN catalizar la acetilación o deacetilación de las histonas. El factor de transcripción puede hacer esto directamente o reclutando otras proteínas con esta actividad catalítica. Muchos factores de transcripción usan uno de estos dos mecanismos para regular la transcripción: histona acetiltransferasa (HAT por sus siglas en inglés, histone acetyltransferase) – acetila las histonas, lo que provoca que la asociación del ADN con las histonas se debilite haciendo más accesible al ADN para la transcripción y por lo tanto regulando la transcripción positivamente histona deacetilasa (HDAC por sus siglas en inglés, histone deacetylase) – deacetila las histonas fortaleciendo la asociación del ADN con las histonas y vuelve al ADN menos accesible a la transcripción, por lo tanto regulando la transcripción negativamente reclutamiento de proteínas coactivadoras o correpresor al complejo de factores de transcripción del ADN

Función

Los factores de transcripción son uno de los grupos de proteínas que leen e interpretan los "planos" genéticos del ADN. Se unen al ADN y ayudan a iniciar un programa de transcripción genética aumentado o disminuido. Como tal, son vitales para muchos procesos celulares. Existen diversos tipos, los factores de transcripción pioneros (que se unen al ADN para poder permitir la apertura de la cromatina para que los factores de transcripción se adhieran) y los factores de transcripción basales. A continuación se describen algunas funciones importantes y papeles biológicos que involucran a los factores de transcripción.

Regulación de la transcripción basal En eucariontes, una clase importante de los factores de transcripción son los llamados factores generales de transcripción (GTFs por sus siglas en inglés, general transcription factors), los cuales son necesarios para que ocurra la transcripción. Muchos de estos GTFs no se unen al ADN, sino que son parte del complejo de preinicio que interactúa directamente con la ARN polimerasa. Los GTFs más comunes son TFIIA, TFIIB, TFIID (véase también proteína de unión a TATA), TFIIE, TFIIF, and TFIIH. El complejo de preiniciación une las regiones promotoras de ADN río arriba al gen que regulan.

Potenciación diferencial de la transcripción Otros factores de transcripción regulan diferencialmente la expresión de varios genes uniéndose las regiones potenciadoras de ADN adyacente a los genes regulados. Estos factores de transcripción son cruciales para garantizar que los genes sean expresados en la célula correcta en el momento indicado y en la cantidad necesaria, dependiendo de los requerimientos del organismo.

Desarrollo Muchos factores de transcripción de organismos pluricelulares están involucrados en el desarrollo. Respondiendo al ambiente (estímulos), estos factores de transcripción prenden o apagan la transcripción de los genes apropiados, lo que, como respuesta, permite cambios en la morfología de la célula o actividades necesarias para la determinación del destino de la célula y la diferenciación celular. La familia de factores de transcripción de los genes Hox, por ejemplo, es importante para la formación adecuada de patrones corporales en organismos tan diversos como la mosca de la fruta o humanos. Otro ejemplo es el factor de transcripción codificado por el gen de la región determinate del sexo Y (SRY), el cual juega un papel importante en la determinación del sexo en humanos.

Respuesta a señales intercelulares Las células se pueden comunicar entre ellas liberando moléculas que producen cascadas de señalización en otra célula receptora. Si la señal requiere de una regulación positiva o negativa de los genes de la célula receptora, normalmente los factores de transcripción estarán río abajo en la cascada de señalización. La señalización de estrógeno es un ejemplo de una cascada de señales cortas que involucra al factor de transcripción receptor de estrógeno: el estrógeno es secretado por tejidos como ovarios y placenta, cruza la membrana celular de la célula receptora y se une al receptor de estrógeno en el citoplasma de la célula. El receptor de estrógeno viaja al núcleo y se une a su sitio de unión al ADN, cambiando la regulación de la transcripción de los genes asociados.

Respuesta al ambiente Los factores de transcripción no solamente actúan río abajo de las cascadas de señalización relacionadas con estímulos biológicos sino que también pueden estar río abajo de las cascadas de señalización involucradas en estímulos ambientales. Ejemplos incluyen al factor de choque de calor (HSF), para el cual genes positivamente regulados son necesarios para sobrevivir a altas temperaturas, al factor de hipoxia inducibe (HIF), para el cual genes positivamente regulados son necesarios para la supervivencia de la célula en ambientes con bajos niveles de oxígeno, y proteína de unión al elemento regulador de esterol (SREBP), el cual ayuda a mantener los niveles de lípidos apropiados en la célula.

Control del ciclo celular

Muchos factores de transcripción, especialmente algunos que son proto-oncogenes o supresores de tumores, ayudan a regular el ciclo celular y determinar qué tan grande debe ser una célula para dividirse en dos células hijas. Un ejemplo es el oncogén Myc, el cual tiene papeles importantes en el crecimiento celular y apoptosis.

Patogénesis

Los factores de transcripción también pueden ser utilizados para alterar la expresión genética en una célula huésped para promover patogénesis. Un ejemplo bien estudiado de esto son los efectores TAL secretados por bacterias Xanthomonas. Cuando se le inyecta a las plantas, estas proteínas pueden entrar al núcleo celular, unirse a secuencias promotoras y activar la transcripción de genes de plantas que ayudan en infecciones bacteriales. Los efectores TAL contienen una región central repetida en la cual hay una simple relación entre la identidad de dos residuos críticos en repeticiones secuenciales y bases de ADN secuenciales en el sitio de ataque de los efectores TAL. Esta propiedad posiblemente facilita que estas proteínas evolucionen para poder competir mejor con los mecanismos de defensa de la célula huésped.

Regulación

Es común en biología que procesos importantes tengan múltiples niveles de regulación y control. Esto también es cierto para los factores de transcripción: los factores de transcripción no solamente controlan la velocidad de transcripción para regular la cantidad de productos genéticos (ARN y proteínas) disponibles a la célula, sino también a los mismos factores de transcripción (normalmente a través de otros factores de transcripción). A continuación se resumen algunas de las formas en que puede ser regulada la actividad de los factores de transcripción.

Síntesis

Los factores de transcripción (como todas las proteínas) son transcritos de un gen en un cromosoma a ARN y luego el ARN es traducido a proteína. Cualquiera de estos pasos puede ser regulado para afectar la producción (y por lo tanto la actividad) de un factor de transcripción. Una implicación interesante es que los factores de transcripción se pueden regular a sí mismos. Por ejemplo, en una retroalimentación negativa, el factor de transcripción actúa como su propio represor: si la proteína del factor de transcripción se une al ADN de su mismo gen, disminuirá la producción de más de sí mismo. Este es un mecanismo que mantiene estables los niveles de un factor de transcripción en una célula.

Localización nuclear

En eucariontes, los factores de transcripción (como la mayoría de las proteínas) son transcritos en el núcleo pero son traducidos en el citoplasma celular. Muchas proteínas que son activas en el núcleo contienen señales de localización nuclear que las dirigen directamente al núcleo. Pero, para muchos factores de transcripción, esto es una parte clave en su regulación. Clases importantes de factores de transcripción, como algunos receptores nucleares, primero deben unirse a un ligando en el citoplasma antes de que puedan trasladarse al núcleo.

Activación

Los factores de transcripción pueden ser activados (o desactivados) a través de su dominio de detección de señales por varios mecanismos, que incluyen: unión de ligandos – La unión de ligandos no solamente es capaz de influenciar dónde se encuentra un factor de transcripción en la célula sino que también afecta si el factor de transcripción está en estado activo y capaz de unirse al ADN u otros cofactores (ver, por ejemplo, receptores nucleares). fosforilación – Muchos factores de transcripción como las proteínas STAT deben ser fosforiladas antes de unirse al ADN. interacción con otros factores de transcripción (ej. homo o heterodimerización) o proteínas correguladoras.

Accesibilidad al sitio de unión a ADN