開始要素

イニシエーターエレメント（Inr）は、イニシエーターモチーフとも呼ばれ、原核生物のプリブナウボックスや真核生物のTATAボックスに機能的に類似したコアプロモーターです。Inrは、機能的なTATAボックスなしで転写開始を指示できる最も単純な機能的プロモーターです。ヒトでは、コンセンサス配列YYA ₊₁ NWYYを持っています。^{[ a ] [ 1 ]} TATAボックスと同様に、Inrエレメントは転写因子II D（TFIID ） の結合を促進します。^{[ 1 ]} Inrは、結合親和性を高め、プロモーターを強化することによって機能します。

イニシエーターエレメント（Inr）は、真核生物遺伝子の転写開始部位（TSS）で最もよく見られる配列です。これはもともと1989年に17 bpのエレメントとして記述されましたが^{[ 2 ]} 、他の（新しいものも古いものも）解析では、2～9 bpの長さのコンセンサス配列が得られています^{[ 3 ] 。}

ヒトの Inr は、1980 年に Corden らによってより広範な TSS モチーフとして初めて記述されました。これは、1989 年に2 人の MIT 生物学者、Stephen T. Smale とDavid Baltimoreによって初めて明確に説明されました。 ^{[ 2 ]}彼らの研究は、Inr プロモーターが TATA ボックスがない場合でも基本転写を開始できることを示しました。TATA ボックスまたは他のプロモーターが存在する場合、Inr はプロモーターと連携してRNA ポリメラーゼ IIに結合することで転写の効率を高めます。両方のタイプのプロモーターを持つ遺伝子は、プロモーター結合強度が高く、活性化が容易で、転写活性のレベルが高くなります。RNAポリメラーゼ IIプレ開始複合体の構成要素であるTFIID は、 TATA ボックスと Inr の両方に結合します。TFIID の 2 つのサブユニット、TAF1 と TAF2 は Inr 配列を認識し、複合体をまとめます。^{[ 4 ]} TFIIDとInrの相互作用は転写開始に最も不可欠であると考えられている。これはInr配列が開始部位と重複しているためと考えられる。^{[ 5 ]} Inr要素は活性化因子Sp1 、特異性タンパク質1転写因子とも相互作用すると考えられている。Sp1は転写の活性化と開始を調節することができる。^{[ 6 ]}

古細菌はTSSにプロモーター効率を決定する保存領域を持っており、それが一種の開始要素となっている。しかし、TAF1/2の相同体は確認されていないため、古細菌のInrがどのように機能するかは不明である。^{[ 7 ]}

Inr 要素は、簡単に言えば、転写開始部位 (+1) の周囲 2～9 bp を包含し、通常はコンセンサス配列に続きます。包含する塩基の正確な範囲は、コンセンサスの選択によって異なります。1980 年のヒトのコンセンサスは YYCA ₊₁ YYYYY でした。Lo と Smale による変異解析により、ヒトの Inr の「機能的」コンセンサス配列はYYA ₊₁ NWYY であると推測されました。^{[ a ]}ヒトゲノムワイド CAGE データは、YR ₊₁という非常に単純なコンセンサスを示唆しています。Vo ngoc らは、焦点コアプロモーター (開始部位が 1 つまたは狭いクラスターを持つもの) の Inr を特徴付け、BBCA ₊₁ BW を発見しました。^{[ 3 ]}

ショウジョウバエのコンセンサス配列はTCA ₊₁ KTYである。^{[ 4 ]}

古細菌における保存されたコンセンサスは YR ₊₁である。Sulfolobus の場合、5' UTR が 4 nt 未満の転写産物のコンセンサスは YR ₊₁ TG であり、それ以外は YR ₊₁ WMAAA である。SulfolobusのaraS遺伝子の場合、最も機能的な配列は G ₊₁ AGAMK である。^{[ 7 ]}

研究によると、機能的な Inr を持つプロモーターは TATA ボックスを欠くか、または縮重した TATA 配列を持つ可能性が高いことが示されています。これは、活性な Inr を持つ遺伝子は、機能的な TATA ボックスや追加のプロモーターへの依存度が低いためです。^{[ 8 ]} Inr エレメントはプロモーター間で異なりますが、その配列はヒトと酵母の間で高度に保存されています。^{[ 8 ]} 7670 個の転写開始部位の分析では、約 40% が BBCA+1BW Inr 配列と完全に一致することが示されました。一方、16% は 1 つのミスマッチのみを含んでいました。^{[ 9 ]} TFIID とサブユニットは Inr 配列に非常に敏感であり、ヌクレオチドの変化は結合親和性を劇的に変化させることが示されています。+1 および -3 の位置は、転写効率と Inr 機能にとって最も重要であることが特定されています。^{[ 8 ]} +1 位のアデノシンヌクレオチドを G または T に置換すると 転写活性が 10% 変化し、 +3 位のチミンを置換すると転写活性レベルが 22% 変化します。^{[ 10 ]}

コアプロモーターのInrエレメントは、真核生物のプロモーター領域においてTATAボックスよりも多く見られることがわかった。^{[ 11 ]} 1800以上の異なるヒトプロモーター配列の研究では、49%がInrエレメントを含み、21.8%がTATAボックスを含んでいることがわかった。^{[ 11 ]} TATAボックスを含む配列のうち、62%がInrエレメントも含んでいた。Inrエレメントは完全には解明されていないが、複数の種において遺伝子の開始部位で最も頻繁に出現する配列として認識されている。さらなる研究により、遺伝子産生を制御するエレメントについてより深く理解できるようになるだろう。