Immediate early gene

Ein Immediate early gene (kurz: IEG, zu Deutsch etwa unmittelbares frühes Gen) ist ein Gen, das innerhalb weniger Minuten nach der Stimulation einer Zelle transkribiert wird. Die Transkription dieser Gene ist nur vorübergehend und endet bereits einige Minuten nach der Stimulation. Diese Stimulation kann durch Wachstumsfaktoren, Neurotransmitter oder elektrische Erregung der Zellen erfolgen.[1] Ein Vermittler, der durch Wachstumsfaktoren ausgelösten Signalkaskade ist der Transkriptionsfaktor Serum response factor (SRF), der 1986 von Richard Treisman entdeckt wurde.[2] SRF bindet dabei an die CArG-Box, eine konservierte Region in der Promotorregion vieler Gene, u. a. der von c-Fos und anderer IEGs.

Charakteristisch für IEGs sind die niedrige Expression ohne Stimulation, die schnelle, transiente transkriptionelle und von neuer Proteinsynthese unabhängige Induktion durch extrazelluläre Stimulation, sowie die darauffolgende Proteinsynthese-abhängige Abschaltung der Transkription. Sie gehören zu den primary response-Genen (zu Deutsch etwa Direktantwort-Gen).[3] Typisch ist auch die kurze Halbwertszeit der mRNA.

Die ersten entdeckten Immediate early genes waren überwiegend Transkriptionsfaktoren; zu ihnen gehören beispielsweise die Mitglieder der Fos- und Jun-Genfamilien sowie Myc und Zif268. Sie führen zur Expression von Proteinsynthese-abhängigen secondary response Genen. Mittlerweile ist eine Reihe von IEGs charakterisiert worden, deren Genprodukte selbst als Effektorproteine tätig sind. Darunter finden sich Wachstumsfaktoren (BDNF, β-Activin), Proteine, die an der neuronalen Signalweiterleitung beteiligt sind (Homer 1a, Rheb), Stoffwechselenzyme (Cyclooxygenase-2) und Zellmembranproteine (Arcadlin, Narp).

Neben den IEGs gibt es auch delayed (zu Deutsch verzögert) primary response-Gene, deren Proteinsynthese-unabhängige Induktion einige Stunden dauert.[3]

Quellen

M. Sheng, M. E. Greenberg: The regulation and function of c-fos and other immediate early genes in the nervous system. In: Neuron. Band 4, Nummer 4, April 1990, S. 477–485, PMID 1969743 (Review).
R. Treisman: Identification of a protein-binding site that mediates transcriptional response of the c-fos gene to serum factors. In: Cell. Band 46, Nummer 4, August 1986, S. 567–574, PMID 3524858.
J. W. Tullai, M. E. Schaffer, S. Mullenbrock, G. Sholder, S. Kasif, G. M. Cooper: Immediate-early and delayed primary response genes are distinct in function and genomic architecture. In: The Journal of biological chemistry. Band 282, Nummer 33, August 2007, S. 23981–23995, doi:10.1074/jbc.M702044200, PMID 17575275, PMC 2039722 (freier Volltext).

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[PMID1969743-1] M. Sheng, M. E. Greenberg: The regulation and function of c-fos and other immediate early genes in the nervous system. In: Neuron. Band 4, Nummer 4, April 1990, S. 477–485, PMID 1969743 (Review).

[PMID3524858-2] R. Treisman: Identification of a protein-binding site that mediates transcriptional response of the c-fos gene to serum factors. In: Cell. Band 46, Nummer 4, August 1986, S. 567–574, PMID 3524858.

[PMID17575275-3] J. W. Tullai, M. E. Schaffer, S. Mullenbrock, G. Sholder, S. Kasif, G. M. Cooper: Immediate-early and delayed primary response genes are distinct in function and genomic architecture. In: The Journal of biological chemistry. Band 282, Nummer 33, August 2007, S. 23981–23995, doi:10.1074/jbc.M702044200, PMID 17575275, PMC 2039722 (freier Volltext).