Promotor (Genetik)

Als Promotor, auch Promoter (ursprünglich franz. promoteur, Anstifter, Initiator), wird in der Genetik eine Nukleotid-Sequenz auf der DNA bezeichnet, die die regulierte Expression eines Gens ermöglicht. Der Promotor ist ein essenzieller Bestandteil eines Gens. Er liegt stromaufwärts des Gens (am 5'-Ende des Nichtmatrizenstranges)^[1] und somit in Syntheserichtung vor dem RNA-codierenden Bereich. Die wichtigste Eigenschaft eines Promotors ist die spezifische Wechselwirkung mit bestimmten DNA-bindenden Proteinen, welche den Start der Transkription des Gens durch die RNA-Polymerase vermitteln und als Transkriptionsfaktoren 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 einen fördernden Einfluss auf die Expression, während Silencer diese vermindern. Im humanen Genom waren bis 2007 etwa 775 verschiedene Promotoren bekannt.^[2] 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 Epigenomen entweder als Enhancer, Promotor, oder als Enhancer und Promotor charakterisiert wurden.^[3]

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.

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 Hochdurchsatzmethoden kartiert. Dabei erlaubt die integrative Analyse von RNA-Seq-Daten, DNA-Zugänglichkeit für DNasen, Histonmodifikation und DNA-Methylierung die Zell- oder Gewebe-spezifische Identifizierung von Promotoren in ganzen Genomen.^[3]

1. ↑ Campbell Biologie 10., aktualisierte Auflage; Reece et al.; Abb. 17.8
2. ↑ 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.
3. ↑ ^{a b} 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 (freier Volltext).