真核生物的基因转录及其调控

四、真核生物的基因转录及其调控
6. 染色质结构与基因的转录 （2）染色质结构对基因转录的影响 组蛋白乙酰化（histone acetylation）
起乙酰化作用的酶是组蛋白乙酰基转移酶（histon acetyltransferase, HAT），它能把供体乙酰CoA的 乙酰基转移到核心组蛋白（H2A, H2B, H3, H4）
酵母中的组蛋白乙酰基转移酶还是一种转录激活 子的辅助因子，其他一些转录激活子的辅助因子 也是组蛋白乙酰基转移酶
四、真核生物的基因转录及其调控
6. 染色质结构与基因的转录
（2）染色质结构对基因转录的影响
组蛋白乙酰化（histone acetylation）
细胞核中能促进转录的组蛋白乙酰基转移酶 （HAT A）与细胞质中的组蛋白乙酰基转移酶 （HAT B）是不同的
四、真核生物的基因转录及其调控
6. 染色质结构与基因的转录 （2）染色质结构对基因转录的影响 组蛋白对II类基因转录的影响
核小体结构只由核心组蛋白（H2A, H2B, H3, H4） 与DNA构成时，即能起到抑制基因转录的作用， 且一般的转录激活子不能解除这种抑制
若核小体结构还含有组蛋白H1，那么其抑制基因 转录的能力更强，但H1的这种作用可被转录激活 子抵消
四、真核生物的基因转录及其调控
6. 染色质结构与基因的转录
（2）染色质结构对基因转录的影响
组蛋白对5S rRNA基因转录的影响
爪蟾（Xenopus laevis）的5S rRNA基因在单倍体 中约有2万拷贝
98%都属于卵母细胞5S rRNA基因（oocyte 5S rRNA genes），只在卵母细胞中表达
A model of transcriptional activation
四、真核生物的基因转录及其调控
6. 染色质结构与基因的转录 （2）染色质结构对基因转录的影响 核小体定位（nucleosome positioning）
转录激活子能使核小体结构不在启动子区 内形成，而只在启动子周围形成
在卵母细胞中，这些基因的启动子区域基本上无核 小体结构，因此可与转录因子结合，使基因转录
转录因子与组蛋白在启动子区处于一种相互竞争的 状态，转录因子取胜，则基因可转录；组蛋白取胜， 则基因关闭
The race between transcription factors and histones for the 5S rRNA control region
HAT A能结合到染色质上，使核小体中的核心组 蛋白乙酰化
HAT B是使细胞质中新合成出来的H3和H4乙酰化， 从而使它们能正确地组装到核小体中（它们的乙 酰基在组装后就会被组蛋白去乙酰化酶除去）
四、真核生物的基因转录及其调控
6. 染色质结构与基因的转录 （2）染色质结构对基因转录的影响
组蛋白去乙酰化（histone deacetylation） 核心组蛋白去乙酰化能抑制转录 去乙酰化由组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylases）催化 组蛋白去乙酰化酶要与其他转录抑制因子 相互作用，才能在合适的区域使组蛋白去 乙酰化
核小体定位使得启动子区成为无核小体区 （nucleosome-free zones），对DNase高度 敏感
Nucleosome-free zones
Experimental scheme to detect DNasehypersensitive regions
四、真核生物的基因转录及其调控
核小体核心外的组蛋白
H1
四、真核生物的基因转录及其调控
6. 染色质结构与基因的转录 （1）染色质的结构
在间期核中，染色质主要以30 nm纤维的形 式存在
在分裂中期， 30 nm纤维进一步折叠，形成 很多环状结构，附着在染色体的中央骨架 （核基质，nuclear matrix）上
The structure of the mitotic chromosome
其余的2%（约有400拷贝）既在卵母细胞表达， 又在体细胞表达，称为体细胞5S rRNA基因 （somatic 5S rRNA genes）
四、真核生物的基因转录及其调控
6. 染色质结构与基因的转录 （2）染色质结构对基因转录的影响 组蛋白对5S rRNA基因转录的影响
卵母细胞5S rRNA基因的启动子区域在体细胞中具 核小体结构，因而表达被抑制
四、真核生物的基因转录及其调控
6. 染色质结构与基因的转录 （2）染色质结构对基因转录的影响 组蛋白对5S rRNA基因转录的影响
实验表明，若把组蛋白H1除去，则原来 在体细胞不能转录的卵母细胞5S rRNA 基因也变得可转录
因此，H1对在启动子区域形成稳定的核 小体结构是必需的
Effect of histone H1 on 5S rRNA gene transcription
The nucleosome, nucleosome filament and the 30-nm fiber
四、真核生物的基因转录及其调控
6. 染色质结构与基因的转录 （1）染色质的结构 核小体内的组蛋白（核心组蛋白）：八聚体
(H3-H4)2 四聚体1个 (H2A-H2B) 二聚体2个 H4：最保守的蛋白质
6. 染色质结构与基因的转录 （2）染色质结构对基因转录的影响 组蛋白乙酰化（histone acetylation）
组蛋白有2种形式
乙酰源自文库 无乙酰化
乙酰化的形式是在赖氨酸侧链的氨基上加上乙酰基 组蛋白的乙酰化与否是与基因的活性有关的，乙酰
化的组蛋白对转录的抑制作用较弱，因为它使染色 质结构（核小体结构）发生变化，使组蛋白易从 DNA上脱落
四、真核生物的基因转录及其调控
6. 染色质结构与基因的转录 （2）染色质结构对基因转录的影响 组蛋白对II类基因转录的影响
原则上与III类基因的情况相同 若启动子区上有核小体结构，则基因不转
录；若没有核小体结构，则可转录
Promoters engaged with nucleosomes and those not engaged with nucleosomes