最新分子生物学-8真核生物基因表达调控
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(二)染色质的3种状态
阻遏状态 活性状态 激活状态
(三)异染色质化
常染色质 (euchromatin)
组成型异染色质
异染色质
着丝粒、端粒、核仁形成区
(heterochromatin) 兼性异染色质
补充:lyon假说
Definition:
巴氏小体(Barr body):正常雌性哺乳动物
的核中有一个高度凝聚的染色质团, 它是一个失活的X染色体。
典型例子是免疫球蛋白基因的表达
轻链k基因的重排
三、染色质水平上的调控
(一)染色质的结构
DNA 组蛋白
核小体
染色质
组蛋白是富含精氨酸和赖氨酸的碱性蛋白, 有H1、H2A、H2B、H3和H4共5种。
染色质折叠的放射环模型
核小体颗粒的晶体结构
H1的直接功能是阻 止核小体的移动,阻碍 DNA序列进一步暴露。
酰化程度增加,组蛋白甲基化程度减少
Acetylation occurs in two different circumstances
during DNA replication; when genes are activated
during DNA replication
DNA复制时,同时要合成 新的组蛋白。在组蛋白组 装成核小体之前被乙酰化, 组装完成后又去乙酰化
CBP/p300可乙酰化H4 的N 端尾, PCAF 可乙酰化H3 的N端尾
去乙酰化与基因活性的阻遏有关
在酵母中,SIN3和Rpd3 与 Ume6 形成复合物,能阻遏该 启动子转录。Rpd3 有组蛋白 去乙酰化酶活性
组蛋白修饰与基因活性的关系
2.H1组蛋白磷酸化 H1组蛋白对核小体起装配作用,确定核小体
征,最终导致细胞分化
ຫໍສະໝຸດ Baidu
二、染色体水平上的调控
(一)基因丢失
Definition:
在细胞分化过程中,通过 丢失掉某些基因而去除这些基因的活性。
(二)基因扩增
Definition:
(amplification of gene)指基因组中特定基因 的拷贝数专一性大量增加的现象。
(三)染色体重排
(chromosome rearrangement)
分子生物学-8真核生物基因 表达调控
主要内容
概述 染色体水平上的调控 染色质水平上的调控 DNA水平上的调控 真核细胞Ⅱ类基因的调控区 真核细胞Ⅱ类基因的转录调控因子
一、概述
(一)真核生物
DNA ①染色体、染色质、
水平上的调控
基因表达多层次性
②转录调控
hnRNA
③转录后加工调控 核
when genes are
activated
组蛋白乙酰化,使 基因控制区与核小 体偶联变得松弛, 使染色质变成活性 状态。
组蛋白乙酰化酶
(Histone acetyltransferase,HATs)
组蛋白去乙酰化酶
(Histone deacetylase,HDACs)
许多组蛋白乙酰化酶是以往鉴定过的 激活蛋白或辅激活蛋白 (coactivator)。
剂量补偿效应 (dosage compensation effect)
Definition:
指在XY性别决定机制的生物中, 使性连锁基因在两种性别中有相等 或近乎相等的有效剂量的遗传效应。
lyon假说
正常雌性哺乳动物的体细胞中, 两条X染色体中只有一条在遗传上 有活性的,另一条无活性。
失活是随机的。
Mary.F.Lyon(1925-)
失活发生在胚胎发育的早期
杂合体雌性在伴性基因的作 用上是嵌合体。
Example:
玳瑁猫
(四)组蛋白的修饰
( Histone modification )
核心组蛋白的修饰
每种核心组蛋白包括一 个~80个氨基酸残基构 成的保守的区域称为组 蛋白折叠域(histone fold domain)和一个突 出于核小体核心之外、 由20个氨基酸残基组成 的N端尾。
除去H1会活化部分 转录活性,是染色质活 化的重要事件
由组蛋白和DNA组成的染色质结构限制了转 录因子对DNA的接近与结合,实际上起着阻 遏转录的作用。
基因转录需要染色质发生一系列重要的变化, 如染色质去凝集,核小体变成开放式的疏松 结构,使转录因子等更容易接近并结合核小 体DNA。
有两种方式可以显著改变DNA的易接近性: 组蛋白的乙酰化和核小体重塑。
④转运调控
细胞质
mRNA
⑤翻译调控
⑥mRNA降解的调控
蛋白质前体
⑦翻译后加工 的调控
活性蛋白质
mRNA降解物
(二)真核生物基因表达调控的种类
短期调控 或可逆性调控:
涉及基因的迅速打开和关闭,刺激 信号主要是激素和生长因子
长期调控 基因永久性或半永久性地开启和 或不可逆性调控:关闭,不可逆地改变细胞生化特
Definition:
染色质和单个核小体内 发生的任何可检测到的变化
两种改变染色质结构的模型
占先模型(Pre-emptive model) 动力学模型(Dynamic model)
占先模型 (Pre-emptive model)
如果在启动子部位 形成了核小体,则转录 因子和聚合酶不能与 DNA 结合,反之亦然。
化程度比非活性染色质的高; 3、活性染色质中,组蛋白H2B很少磷酸化; 4、核小体结构结合了两种小分子量的非组蛋
白HMG14和HMG17; 5、组蛋白H3的巯基暴露。 6.处于转录活化的染色质区域,对DNaseI敏
感性比无转录活性区高得多
(五)染色质的重塑 (chromation remodeling)
N端尾的相互作用对核 小体的聚集和染色质折 叠非常重要,也是组蛋 白的主要修饰部位。
乙酰化(acetylation)
乙酰化是最早发现与转录有关的组蛋白修饰方式
甲基化(methylation)
磷酸化(phosphorylation)
组蛋白修饰与基因活性的关系
1.核心组蛋白的修饰 在含有活性基因的染色体结构域中,组蛋白乙
方向性,并将基本的串珠进一步组装到30nm 的纤维中。 H1组蛋白磷酸化后与DNA亲和力下降,造成 染色质疏松,可提高染色质的活性
有丝分裂中H1的磷酸化导致其对DNA的亲和 力下降,可能与具有转录活性的染色质伸展状 态相似。
活性染色质特征
1、组蛋白H1与染色质结合不紧密; 2、4种核内组蛋白含量虽然正常,但是乙酰