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Als '''Promotor''', auch '''Promoter''' (ursprünglich franz. ''promoteur'', Anstifter, Initiator), wird in der [[Genetik]] eine Nukleotid-Sequenz auf der [[DNA]] bezeichnet, die die regulierte [[Genexpression|Expression]] eines [[Gen]]s ermöglicht. Der Promotor ist ein essenzieller Bestandteil eines Gens. Er liegt stromaufwärts des Gens (am [[5'-Ende]] des Nichtmatrizenstranges)<ref>Campbell Biologie 10., aktualisierte Auflage; Reece et al.; Abb. 17.8</ref> und somit in Syntheserichtung vor dem [[Ribonukleinsäure|RNA]]-codierenden Bereich. Die wichtigste Eigenschaft eines Promotors ist die spezifische Wechselwirkung mit bestimmten [[DNA-bindendes Protein|DNA-bindenden Proteinen]], welche den Start der [[Transkription (Biologie)|Transkription]] des Gens durch die [[RNA-Polymerase]] vermitteln und als [[Transkriptionsfaktor]]en bezeichnet werden.

Der Promotor ist Teil der „(Gen-)regulatorischen Bereiche“. Zu ihnen gehören ebenso vom Gen weiter entfernte Nukleotid-Sequenzen, die dessen Expression dennoch beeinflussen können. So haben ''[[Enhancer (Genetik)|Enhancer]]'' einen fördernden Einfluss auf die Expression, während ''[[Silencer]]'' diese vermindern. Im humanen [[Genom]] waren bis 2007 etwa 775 verschiedene Promotoren bekannt.<ref>Elizabeth Pennisi: ''DNA Study Forces Rethink of What It Means to Be a Gene.'' In: ''[[Science]].'' Bd. 316, 2007, S. 1556–1557, PMID 17569836 {{DOI|10.1126/science.316.5831.1556}}.</ref> Dank des [[ENCODE]]-Forschungsprojektes wurden 2015 bereits etwa 80.000 Promotoren, die 1,44 % des Genoms ausmachen, kartiert. Dazu kommen noch etwa 130.000 dyadische (zweiteilige) Elemente (0,99 % des Genoms), die in den 111 untersuchten [[Epigenetik|Epigenomen]] entweder als [[Enhancer (Genetik)|Enhancer]], Promotor, oder als Enhancer und Promotor charakterisiert wurden.<ref name="PMID25693563"> A. Kundaje, W. Meuleman, J. Ernst, M. Bilenky, A. Yen, A. Heravi-Moussavi, P. Kheradpour, Z. Zhang, J. Wang, M. J. Ziller, V. Amin, J. W. Whitaker, M. D. Schultz, L. D. Ward, A. Sarkar, G. Quon, R. S. Sandstrom, M. L. Eaton, Y. C. Wu, A. R. Pfenning, X. Wang, M. Claussnitzer, Y. Liu, C. Coarfa, R. A. Harris, N. Shoresh, C. B. Epstein, E. Gjoneska, D. Leung, W. Xie, R. D. Hawkins, R. Lister, C. Hong, P. Gascard, A. J. Mungall, R. Moore, E. Chuah, A. Tam, T. K. Canfield, R. S. Hansen, R. Kaul, P. J. Sabo, M. S. Bansal, A. Carles, J. R. Dixon, K. H. Farh, S. Feizi, R. Karlic, A. R. Kim, A. Kulkarni, D. Li, R. Lowdon, G. Elliott, T. R. Mercer, S. J. Neph, V. Onuchic, P. Polak, N. Rajagopal, P. Ray, R. C. Sallari, K. T. Siebenthall, N. A. Sinnott-Armstrong, M. Stevens, R. E. Thurman, J. Wu, B. Zhang, X. Zhou, A. E. Beaudet, L. A. Boyer, P. L. De Jager, P. J. Farnham, S. J. Fisher, D. Haussler, S. J. Jones, W. Li, M. A. Marra, M. T. McManus, S. Sunyaev, J. A. Thomson, T. D. Tlsty, L. H. Tsai, W. Wang, R. A. Waterland, M. Q. Zhang, L. H. Chadwick, B. E. Bernstein, J. F. Costello, J. R. Ecker, M. Hirst, A. Meissner, A. Milosavljevic, B. Ren, J. A. Stamatoyannopoulos, T. Wang, M. Kellis: ''Integrative analysis of 111 reference human epigenomes.'' In: ''Nature.'' Band 518, Nummer 7539, Februar 2015, S. 317–330, {{DOI|10.1038/nature14248}}, PMID 25693563, {{PMC|4530010}}.</ref>

[[Bakterien|Bakterielle]] Promotoren haben eine relativ einheitliche Struktur, hier herrschen eher begrenzte Unterschiede in der genauen Nukleotid-Sequenz vor. Man spricht hier auch sequenzabhängig von ''starken'' beziehungsweise ''schwachen'' Promotoren. Die Stärke eines Promotors lässt sich dabei durch den Vergleich mit einer [[Konsensussequenz]] aus verschiedenen Promotoren vorhersagen.

[[Eukaryotischer Promotor|Eukaryotische Promotoren]] zeichnen sich hingegen durch starke Unterschiede untereinander aus. Es gibt zwar auch dort einige weit verbreitete Elemente wie das [[Downstream Promoter Element]], eine allgemeine eukaryotische promotor-spezifische Nukleotid-Sequenz ist jedoch nur schwer zu charakterisieren. Daher ist es auch nicht leicht, diese durch bioinformatische Methoden, beispielsweise in der [[Genvorhersage]], zu erfassen. Deshalb werden Promotoren heute vornehmlich mit [[Hochdurchsatz-Screening|Hochdurchsatzmethoden]] kartiert. Dabei erlaubt die integrative Analyse von [[RNA-Seq]]-Daten, DNA-Zugänglichkeit für [[Desoxyribonuklease|DNasen]], [[Histonmodifikation]] und [[DNA-Methylierung]] die Zell- oder Gewebe-spezifische Identifizierung von Promotoren in ganzen Genomen.<ref name="PMID25693563"> A. Kundaje, W. Meuleman, J. Ernst, M. Bilenky, A. Yen, A. Heravi-Moussavi, P. Kheradpour, Z. Zhang, J. Wang, M. J. Ziller, V. Amin, J. W. Whitaker, M. D. Schultz, L. D. Ward, A. Sarkar, G. Quon, R. S. Sandstrom, M. L. Eaton, Y. C. Wu, A. R. Pfenning, X. Wang, M. Claussnitzer, Y. Liu, C. Coarfa, R. A. Harris, N. Shoresh, C. B. Epstein, E. Gjoneska, D. Leung, W. Xie, R. D. Hawkins, R. Lister, C. Hong, P. Gascard, A. J. Mungall, R. Moore, E. Chuah, A. Tam, T. K. Canfield, R. S. Hansen, R. Kaul, P. J. Sabo, M. S. Bansal, A. Carles, J. R. Dixon, K. H. Farh, S. Feizi, R. Karlic, A. R. Kim, A. Kulkarni, D. Li, R. Lowdon, G. Elliott, T. R. Mercer, S. J. Neph, V. Onuchic, P. Polak, N. Rajagopal, P. Ray, R. C. Sallari, K. T. Siebenthall, N. A. Sinnott-Armstrong, M. Stevens, R. E. Thurman, J. Wu, B. Zhang, X. Zhou, A. E. Beaudet, L. A. Boyer, P. L. De Jager, P. J. Farnham, S. J. Fisher, D. Haussler, S. J. Jones, W. Li, M. A. Marra, M. T. McManus, S. Sunyaev, J. A. Thomson, T. D. Tlsty, L. H. Tsai, W. Wang, R. A. Waterland, M. Q. Zhang, L. H. Chadwick, B. E. Bernstein, J. F. Costello, J. R. Ecker, M. Hirst, A. Meissner, A. Milosavljevic, B. Ren, J. A. Stamatoyannopoulos, T. Wang, M. Kellis: ''Integrative analysis of 111 reference human epigenomes.'' In: ''Nature.'' Band 518, Nummer 7539, Februar 2015, S. 317–330, {{DOI|10.1038/nature14248}}, PMID 25693563, {{PMC|4530010}}.</ref>

== Allgemeine Promotorelemente ==
[[Sequenzmotiv]]e, die häufig in den Promotoren eines [[Genom]]s vorkommen, werden als ''allgemeine Promotorelemente'' bezeichnet, im Gegensatz zu ''spezifischen Promotorelementen'', welche nur für die Regulierung der [[Genexpression|Expression]] eines bestimmten Gens eine Bedeutung haben. Die [[Transkriptionsfaktor|allgemeinen Transkriptionsfaktoren]] binden jeweils spezifisch an die allgemeinen Promotorelemente. Diese sind entweder notwendig für die [[Transkriptionsinitiation|Initiation der DNA-Transkription]], oder repräsentieren bestimmte grundlegende Genregulierungsmechanismen.

Die [[TATA-Box]] der [[Archaeen]] und [[Eukaryoten]] beziehungsweise [[Pribnow-Box]] der [[Bakterien]] sind Beispiele für ein Promotorelement, das bei fast allen Organismen in ähnlicher Form auftritt.

Der Teil eines Promotors, der nur diejenigen allgemeinen Promotorelemente enthält, welche absolut notwendig für die Transkription sind, ist der ''Minimal-'' oder ''Core-Promoter''.

Oft werden Promotorelemente durch ihren Abstand vom [[Transkriptionsstartpunkt]] bezeichnet, der hierbei die Bezeichnung +1 erhält, während weiter „stromaufwärts“ gelegene Bereiche ein negatives Vorzeichen erhalten, weiter „stromabwärts“ liegende Bereiche dagegen ihr positives Vorzeichen behalten und die Bezeichnung ±0 (Null) ausgespart bleibt.

=== Bakterielle Promotoren ===
Die wichtigsten allgemeinen Transkriptionsfaktoren bei [[Bakterien]] sind die [[Sigma-Faktor]]en. Die Struktur eines Promotors ist daher vor allem davon abhängig, von welchem der Sigma-Faktoren er erkannt wird. Am besten untersucht sind die Verhältnisse bei dem Bakterien-[[Modellorganismus]] ''[[Escherichia coli]]''. Die mit Abstand meisten Promotoren bei ''E. coli'' werden über den Faktor Sigma-70 erkannt.<ref name="PMID26131973">M. S. Paget: ''Bacterial Sigma Factors and Anti-Sigma Factors: Structure, Function and Distribution.'' In: ''Biomolecules.'' Band 5, Nummer 3, Juni 2015, S. 1245–1265, {{DOI|10.3390/biom5031245}}, PMID 26131973, {{PMC|4598750}} (Review).</ref>

==== Sigma-70-Promotor ====
Anhand von [[Konsensussequenz]]en lassen sich bei Genen, die mit Hilfe des Sigma-70-Faktors transkribiert wurden, folgende allgemeine Promotorelemente klassifizieren:
*das AT-basenpaarreiche ''UP-Element'' (für engl. ''upstream'', stromaufwärts) oberhalb der ''−35-Region'',
*die ''−35-Region'', mit der Konsensussequenz: 5'-TTGACA-3',
*die ''−10-Region'', auch ''[[Pribnow-Box]]'', mit der Konsensussequenz: 5'-TATAAT-3'.
Inzwischen gibt es zudem Hinweise darauf, dass die [[Spacer (Biologie)|Spacer-Sequenzen]] zwischen der -35- und -10-Region von Sigma-70-Faktoren erkannt werden und diese somit Einfluss auf die Promotoraktivität ausüben.<ref>Shivani S. Singh, Athanasios Typas, [[Regine Hengge]], David C. Grainger: ''Escherichia coli σ70 senses sequence and conformation of the promoter spacer region.'' In: ''[[Nucleic Acids Research]].'' Bd. 39, 2011, {{ISSN|0305-1048}}, S. 5109–5118.</ref>

Außerdem gilt, dass starke Promotoren direkt vor dem Startpunkt der Transkription reich an AT-Basenpaaren sind. Dies erleichtert das für die Transkription notwendige Entwinden der [[Doppelhelix]], da AT-Basenpaare weniger [[Wasserstoffbrücke]]n als GC-Basenpaare ausbilden.

Die Konsensussequenzen geben nur einen ungefähren Anhaltspunkt für den Aufbau eines Promotors. Ein bestimmter Sigma-70-abhängiger Promotor kann an mehreren Stellen von diesen Sequenzen abweichen.

Während die ''−35-Region'' und ''Pribnow-Box'' hauptsächlich durch den Sigma-Faktor erkannt werden, kann das ''UP-Element'' direkt mit der α-Untereinheit der bakteriellen RNA-Polymerase interagieren.

=== Promotoren bei Archaeen ===
[[Archaeen]] besitzen wie Bakterien nur eine RNA-Polymerase, die jedoch [[Homologie (Genetik)|homolog]] zur eukaryotischen RNA-Polymerase II ist.<ref name="PMID19880312">A. Hirata, K. S. Murakami: ''Archaeal RNA polymerase.'' In: ''Current opinion in structural biology.'' Band 19, Nummer 6, Dezember 2009, S. 724–731, {{DOI|10.1016/j.sbi.2009.10.006}}, PMID 19880312, {{PMC|2806685}} (Review).</ref> Daher ähneln auch die Promotorsequenzen von Archaea denjenigen eukaryotischer RNA-Polymerase-II-Promotoren. Der Promotoraufbau selbst ist jedoch bei Archaeen vergleichsweise weniger komplex.

=== Eukaryotische Promotoren ===

:''Siehe den Hauptartikel [[Eukaryotischer Promotor]]''.

Eukaryoten haben vier RNA-Polymerasen, nämlich RNA-Polymerase I, II, III und IV. RNA-Polymerase I generiert rRNA (ribosomale RNA), RNA-Polymerase II generiert mRNA und snRNA (small nuclear RNA), RNA-Polymerase III generiert tRNA, snRNA sowie 5S-rRNA und RNA-Polymerase IV generiert siRNA (small interfering RNA). Jede RNA-Polymerase interagiert dabei wiederum mit jeweils verschiedenen Transkriptionsfaktoren: Sie erkennt die für die jeweilige Polymerase spezifischen Transkriptionsfaktor-Bindungsstellen, den Promotorbereich selbst und die URS (upstream regulatory sequences). Weiterhin ist die Zahl der allgemeinen Transkriptionsfaktoren bei Eukaryoten deutlich größer als bei Bakterien. Am Promotor können sich demnach eigene Initiationskomplexe bilden, die die Transkription positiv oder negativ beeinflussen können. Dies ist der Grund für die Vielfalt der Promotorsequenzen, die von einer bestimmten RNA-Polymerase im Zusammenspiel mit den jeweiligen Transkriptionsfaktoren erkannt werden können.

== Einzelnachweise ==
<references/>

== Literatur ==
* Rolf Knippers: ''Molekulare Genetik.'' 8., neubearbeitete Auflage. Georg Thieme Verlag, New York NY u. a. 2001, ISBN 3-13-477008-3.

== Siehe auch ==
*[[Operon-Modell]]
*[[tac-Promotor]]

[[Kategorie:Genexpression]]

Promotor (Genetik) - Versionsgeschichte

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