Ein Sigma-Faktor (σ-Faktor) ist ein bakterielles Protein, welches für die Initiation der Transkription notwendig ist.
Zur Aktivierung muss der Sigma-Faktor an die RNA-Polymerase gebunden sein. Eine vollständige bakterielle Polymerase mit gebundenem Sigma-Faktor wird oft auch als Holoenzym bezeichnet, im Gegensatz zum Minimal- oder Coreenzym. In anderen Zusammenhängen ist die Bedeutung von Holoenzym allerdings oft eine andere.
Im Komplex mit der Polymerase bindet der Sigma-Faktor an die Pribnow-Box des Promoters und erhöht damit drastisch die Bindungswahrscheinlichkeit der Polymerase an dieser Stelle, denn die Polymerase kann sich auch so locker an die DNA binden (allerdings ohne zu transkribieren). Nun wird unter Einbau von Nukleotiden die Elongation gestartet, wobei der Sigma-Faktor abgespalten wird.
Abhängig von den Umweltbedingungen exprimieren Bakterien in der Regel mehrere verschiedene Sigma-Faktoren, die im Allgemeinen unterschiedliche Promoterspezifitäten aufweisen. Hierdurch wird die Transkription spezieller Gene zur Anpassung an die Umweltbedingungen vermittelt. Es sind zwei Klassen von Sigma-Faktoren bekannt. Eine Klasse mit vielen Vertretern weist Homologien zum Faktor Sigma-70 der Bakterienspezies Escherichia coli auf. Sigma-70 ist der Haushalts-Sigma-Faktor von E. coli, welcher die Trankription der unter gewöhnlichen Umweltbedingungen benötigten Gene einleitet. Eine kleinere Familie – bei den meisten Bakterien mit nur einem einzigen Vertreter – ist homolog zum E. coli-Faktor Sigma-54. Diese unterscheidet sich sowohl strukturell als auch im Mechanismus der Transkriptionsinitiation stark von der Sigma-70-Familie.
Ein Vertreter der Sigma-70-Familie ist etwa der Faktor Sigma-32 (32 kDa) von E. coli, welcher die Trankription von Hitzeschockgenen unter Hitzschockbedingungen einleitet. Mit Hilfe der so gebildeten Hitzeschockproteine ist das Bakterium in der Lage diese Bedingungen zu überleben.
Weitere Sigma-Faktoren aus E. coli:
| Sigma-Faktor | Gen | Erkennungssequenz | Expression |
|---|---|---|---|
| σ70 | rpoD | TTGACA | unter normalen Bedingungen |
| σ32 | rpoH | CTTGAA | bei Hitzestress |
| σ54 | rpoN | CTGGCAC | bei Stickstoffmangel |
| σ28 | rpoF | TAAA | Flagellenexpression |
Literatur
- Gruber TM, Gross CA. (2003). Multiple sigma subunits and the partitioning of bacterial transcription space. Annu Rev Microbiol. 57, 441-66. PMID 14527287 (PDF)
- Paget MS, Helmann JD. (2003). The sigma70 family of sigma factors. Genome Biol. 4, 203. PMID 12540296 doi:10.1186/gb-2003-4-1-203 (Volltextzugriff)
- Burgess RR, Anthony L. (2001). How sigma docks to RNA polymerase and what sigma does. Curr Opin Microbiol. 4, 126-31. PMID 11282466
- Helmann JD, Chamberlin MJ. (1988). Structure and function of bacterial sigma factors. Annu Rev Biochem. 57, 839-872. PMID 3052291