染色质重塑
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3. 通过核酶切割DNA： 直径11nm的核小体
核小体（2）
1. 核心组蛋白：8个组蛋白的复合物； 2. 146bp的核心DNA； 3. 平均缠绕1.65圈。
核心组蛋白
A. 核心组蛋白：H2A, H2B, H3 & H4 B. 组蛋白的结构；C. 组蛋白二聚体的结构
核心组蛋白（2）
二聚体：H3 & H4, H2A & H2B
第四章
染色质重塑
• 染色质重塑（chromatin remodeling）是 一个重要的表观遗传学机制。 • 染色质重塑是由染色质重塑复合物介导的 一系列以染色质上核小体变化为基本特征 的生物学过程。
• 组蛋白尾巴的化学修饰（乙酰化、甲基化 及磷酸化等）可以改变染色质结构，从而 影响邻近基因的活性。
一、核小体的定位
1. 由核心组蛋白和146bp的核心DNA组成； 2. 由8-114bp的连接DNA以及H1组成连接结 构； 3. 核小体的定位影响染色质的功能
核小体的分布
A：有丝分裂间期的染色体纤维：30nm B：DNA链拉伸后核小体的分布
核小体
1. 链上的珠子+连接 DNA:
~200bp
2. 核心组蛋白；
AC AC AC
疏松开放
HMT MBD
AC
HDAC
M
HDAC
致密封闭
Pol II 转录
AC
M MBD 甲基化酶
HDAC
AC
HMT HM MBD
甲基化酶 M MBD
M
HMT
HDAC
AC
染色质：阴阳理论
异染色质与常染色质
异染色质在果蝇和人中的散布
K9 of H3 (H3K9me)
表达沉默的染色体上的同源异型基因
常染色质vs异染色质
常染色质vs异染色质
常染色质vs异染色质
同源异型基因的调控
内容纲要
一、核小体的定位
二、染色质重塑的假设步骤 三、染色质重塑复合物的种类与功能 四、染色质重塑的几种模式 五、细胞周期中的染色质重塑
核心组蛋白（3）
四聚体vs. 八聚体
核小体
DNA序列缠绕在核心组蛋白的八聚体上
核小体
核小体呈致密或疏松状态，形成30nm的染色 体纤维
组蛋白H1
确定核小体的边界
核小体分布的无规则性
1. 8~114bp的连接序列； 2. 序列特异性的DNA结合蛋白质结合裸露的DNA序 列。
Naked & nucleosomal DNA
染色质修饰与重塑（共价修饰型与ATP依赖型）
• 重塑因子调节基因表达机制的假设有两种:
机制1：一个转录因子独立地与核小体DNA 结合 (DNA可以是核小体或核小体之间的), 然后, 这 个转录因子再结合一个重塑因子, 导致附近核小 体结构发生稳定性的变化, 又导致其他转录因子 的结合, 这是一个串联反应的过程; （重建） 机制2：由重塑因子首先独立地与核小体结合, 不改变其结构, 但使其松动并发生滑动, 这将导 致转录因子的结合, 从而使新形成的无核小体的 区域稳定。 （滑动）
DNase Footprinting
1. 当有转录因子与 DNA结合之后，可观 察到不能被切割的部 分 2. 核小体：影响转录 因子的结合
依 赖 的 染 色 质 重 构 机 制
ATP
（A）结合
重塑 复合物
（B）松链
+ ATP
（C）重塑
八聚体转移
八聚体滑动
二、染色质重塑的假设
1. 两类酶调控染色质重塑的过程：组蛋白修饰因 子(histone modifiers) 以及ATP依赖的染色质 重塑因子(chromatin remodelers) 2.组蛋白修饰因子并不改变核小体的位置，而是 在DNA上作标记，以招募其他的活性成分(组蛋 白密码) 3.染色质重塑因子：水解ATP释放能量，从而改 变染色质的结构 4.染色质重塑因子复合物
染色质重塑因子与核小体的相互作用
染色质重塑因子
核小体
活性染色质的产生
其他模型
交配型转换/ 蔗糖不发酵复合物
染色质重塑 －－异染色质形成
AC: deactyltransferase, 组蛋白去乙酰化酶 MBD: histone actyl group, 乙酰基 HDAC:methyl-C binding protein，甲基C结合蛋白 HMT: histone methyltransferase 组蛋白甲基化酶
DNA组装到核小体 上能够抑制识别特 异性序列的转录因 子的结合 DNase I切割：平 均间隔~10bp
Transcription factor footprint
DNase I
DNase I与DNA双螺旋 的小沟结合，并切断磷 脂键； 固定于平整表面的DNA: 10.5bp/圈 核小体上的DNA: 10bp/ 圈
基因表达
1. 病毒：时间依赖性调节和利用宿主细胞的机制；
2. 细菌：组成性表达+负反馈调控； 3. 真核生物：以核小体为基本单位的染色质，以激 活和沉默为基本方式调控基因的表达。 4. 染色质重塑：基因表达的复制和重组等过程中， 染色质的包装状态，核小体中的组蛋白以及对应的 DNA分子会发生改变的分子机理。
核小体（2）
1. 核心组蛋白：8个组蛋白的复合物； 2. 146bp的核心DNA； 3. 平均缠绕1.65圈。
核心组蛋白
A. 核心组蛋白：H2A, H2B, H3 & H4 B. 组蛋白的结构；C. 组蛋白二聚体的结构
核心组蛋白（2）
二聚体：H3 & H4, H2A & H2B
第四章
染色质重塑
• 染色质重塑（chromatin remodeling）是 一个重要的表观遗传学机制。 • 染色质重塑是由染色质重塑复合物介导的 一系列以染色质上核小体变化为基本特征 的生物学过程。
• 组蛋白尾巴的化学修饰（乙酰化、甲基化 及磷酸化等）可以改变染色质结构，从而 影响邻近基因的活性。
一、核小体的定位
1. 由核心组蛋白和146bp的核心DNA组成； 2. 由8-114bp的连接DNA以及H1组成连接结 构； 3. 核小体的定位影响染色质的功能
核小体的分布
A：有丝分裂间期的染色体纤维：30nm B：DNA链拉伸后核小体的分布
核小体
1. 链上的珠子+连接 DNA:
~200bp
2. 核心组蛋白；
AC AC AC
疏松开放
HMT MBD
AC
HDAC
M
HDAC
致密封闭
Pol II 转录
AC
M MBD 甲基化酶
HDAC
AC
HMT HM MBD
甲基化酶 M MBD
M
HMT
HDAC
AC
染色质：阴阳理论
异染色质与常染色质
异染色质在果蝇和人中的散布
K9 of H3 (H3K9me)
表达沉默的染色体上的同源异型基因
常染色质vs异染色质
常染色质vs异染色质
常染色质vs异染色质
同源异型基因的调控
内容纲要
一、核小体的定位
二、染色质重塑的假设步骤 三、染色质重塑复合物的种类与功能 四、染色质重塑的几种模式 五、细胞周期中的染色质重塑
核心组蛋白（3）
四聚体vs. 八聚体
核小体
DNA序列缠绕在核心组蛋白的八聚体上
核小体
核小体呈致密或疏松状态，形成30nm的染色 体纤维
组蛋白H1
确定核小体的边界
核小体分布的无规则性
1. 8~114bp的连接序列； 2. 序列特异性的DNA结合蛋白质结合裸露的DNA序 列。
Naked & nucleosomal DNA
染色质修饰与重塑（共价修饰型与ATP依赖型）
• 重塑因子调节基因表达机制的假设有两种:
机制1：一个转录因子独立地与核小体DNA 结合 (DNA可以是核小体或核小体之间的), 然后, 这 个转录因子再结合一个重塑因子, 导致附近核小 体结构发生稳定性的变化, 又导致其他转录因子 的结合, 这是一个串联反应的过程; （重建） 机制2：由重塑因子首先独立地与核小体结合, 不改变其结构, 但使其松动并发生滑动, 这将导 致转录因子的结合, 从而使新形成的无核小体的 区域稳定。 （滑动）
DNase Footprinting
1. 当有转录因子与 DNA结合之后，可观 察到不能被切割的部 分 2. 核小体：影响转录 因子的结合
依 赖 的 染 色 质 重 构 机 制
ATP
（A）结合
重塑 复合物
（B）松链
+ ATP
（C）重塑
八聚体转移
八聚体滑动
二、染色质重塑的假设
1. 两类酶调控染色质重塑的过程：组蛋白修饰因 子(histone modifiers) 以及ATP依赖的染色质 重塑因子(chromatin remodelers) 2.组蛋白修饰因子并不改变核小体的位置，而是 在DNA上作标记，以招募其他的活性成分(组蛋 白密码) 3.染色质重塑因子：水解ATP释放能量，从而改 变染色质的结构 4.染色质重塑因子复合物
染色质重塑因子与核小体的相互作用
染色质重塑因子
核小体
活性染色质的产生
其他模型
交配型转换/ 蔗糖不发酵复合物
染色质重塑 －－异染色质形成
AC: deactyltransferase, 组蛋白去乙酰化酶 MBD: histone actyl group, 乙酰基 HDAC:methyl-C binding protein，甲基C结合蛋白 HMT: histone methyltransferase 组蛋白甲基化酶
DNA组装到核小体 上能够抑制识别特 异性序列的转录因 子的结合 DNase I切割：平 均间隔~10bp
Transcription factor footprint
DNase I
DNase I与DNA双螺旋 的小沟结合，并切断磷 脂键； 固定于平整表面的DNA: 10.5bp/圈 核小体上的DNA: 10bp/ 圈
基因表达
1. 病毒：时间依赖性调节和利用宿主细胞的机制；
2. 细菌：组成性表达+负反馈调控； 3. 真核生物：以核小体为基本单位的染色质，以激 活和沉默为基本方式调控基因的表达。 4. 染色质重塑：基因表达的复制和重组等过程中， 染色质的包装状态，核小体中的组蛋白以及对应的 DNA分子会发生改变的分子机理。