In lebenden Organismen ist die Transkription von Desoxyribonukleinsäure (DNA) der erste Schritt, der für die Expression eines Gens notwendig ist. Die TATA-Box, auch Goldberg-Hogness-Box genannt, ist eine DNA-Region, die den Transkriptionsprozess in Gang setzt. Es ist Teil der Promotorregion, die die Genexpression reguliert, indem sie eine Bindungsstelle für Enzyme bereitstellt, die an der Transkription von Genen beteiligt sind. Die TATA-Box kommt in Eukaryoten vor – Organismen mit komplexen membrangebundenen Strukturen in ihren Zellen – einschließlich des Menschen.
DNA besteht aus Nukleotiden, sich wiederholenden Struktureinheiten, die in vier Varianten vorkommen: die Nukleobasen Adenin (A), Thymin (T), Guanin (G) und Cytosin (C). Wenn sich diese Basen wiederholen, bilden sie Muster, die genetische Informationen kodieren. Sie bilden auch Paare durch komplementäre chemische Bindung, wobei sich Adenin an Thymin und Guanin an Cytosin anlagert. Basenpaare verbinden die beiden Stränge eines DNA-Moleküls zu einer Doppelhelix-Struktur.
Wenn DNA transkribiert wird, spalten Enzyme die Doppelhelix in ihre konstituierenden Fäden, wodurch der genetische Code für die Duplikation freigelegt wird. Jeder DNA-Strang wird als Matrize zum Synthetisieren eines Ribonukleinsäure-Strangs (RNA) verwendet. Ein als RNA-Polymerase bekanntes Enzym baut die RNA-Kette auf, indem es komplementäre Nukleobasen an jeden exponierten DNA-Strang bindet.
Damit komplette Gene zur späteren Expression in Messenger-RNA (mRNA) transkribiert werden können, muss die RNA-Polymerase an der richtigen Stelle in der DNA-Sequenz mit der Transkription beginnen. Dieser Punkt, der als Initiationsstelle bekannt ist, wird durch eine Promotorregion angezeigt, die etwas stromaufwärts des Gens liegt. Die TATA-Box ist eine DNA-Sequenz, bestehend aus den Nukleobasen TATAAA, die sich in der Promotorregion etwa 25 Basenpaare vor der Transkriptionsstelle befindet.
An die TATA-Box binden Proteine, die als Transkriptionsfaktoren bekannt sind. Eines davon, das TATA-bindende Protein (TBP), ist TATA-spezifisch, während die anderen möglicherweise an Nicht-TATA-Promotorregionen binden können. Die RNA-Polymerase ist in der Lage, das Vorhandensein von Transkriptionsfaktoren als Signal zur Bindung an diese Stelle zu erkennen. Nach der Bindung an die TATA-Box befindet sich die RNA-Polymerase an der Initiationsstelle und kann nun beginnen, das Gen zu transkribieren.
Die meisten Promotorregionen von Genen enthalten keine TATA-Box. In TATA-losen Genen erkennen Transkriptionsfaktoren andere Promotorsequenzen und RNA-Polymerase bindet stattdessen an diese. Forscher haben durch die Untersuchung von Modellorganismen wie der Saccharomyces-Hefe und der Fruchtfliege Drosophila Unterschiede in der Regulation zwischen Genen mit TATA-Box und solchen ohne TATA-Box entdeckt.