南京大学分子生物学第23讲
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•MspⅠ：识别并切割所有的CCGG
2，甲基化DNA的结合蛋白
（1）MeCP1：在体外结合至 少12对mCpG，是参与甲基化 对基因转录抑制的主要蛋白
（2）MeCP2：结合一个mCpG 碱基对，生物学意义不详
3，DNA甲基化的转录抑制 （1）哺乳动物以CpG甲基化 程度为标准的启动子分类
A，CpG岛启动子
1，多拷贝基因的组织特异性调控 •不同类型的细胞通过与细胞类型特 异的方式控制多拷贝基因的表达
2，单拷贝基因的复合控制系统
（二）真核生物基因表达的复 合控制系统
1，真核生物基因表达调控的基 本要素（图9-9） （1）结构基因
（2）接受位点
•位于结构基因的5‘端，可被激 活因子（蛋白质或RNA）识别
B，一个感受信号可以通过激活不 同的综合者基因，协调不同结构 基因的表达
(3)复合控制系统基本要素之间的关 系（仅供参考）
A，关系图
•感受信号 感受位点 （综合 者基因 接受位点系统） 结 构基因
5， DNA甲基化位点的维持及去
甲基化位点的产生
•DNA甲基化酶可以识别半甲基化
的CG二核苷酸对并使之完全甲基 化
•去甲基化可以由去甲基化酶催化 产生，或是在DNA复制时甲基化 酶未能在半甲基化处催化甲基化
6， DNA甲基化/去甲基化对基
因活性调控的相对性
（1） DNA甲基化程度因物种
而异
•DNA甲基化随进化程度的提高
1，DNA结构的影响
2，wenku.baidu.com蛋白的修饰
（1）H1组蛋白的磷酸化
（2）核心组蛋白的修饰 A，核心组蛋白的乙酰基化 B，H2A组蛋白的泛素化 （3）其他DNA结合蛋白的作用 A，启动子上游调控因子 B，HMG结构域蛋白
（三）活性染色质的特征 1，DNA酶I敏感位点 （1）活跃基因的DNA酶I优先敏感性 （2）活跃基因DNA酶I优先敏感性区域 的分布
（2）基因的甲基化状态
•高度甲基化（如：女性的一条X染 色体）
•诱导的去甲基化（如：组织或发 育阶段特异性表达基因）
•持续低水平甲基化（如：持家基 因）
（3）DNA的甲基化状态 •全甲基化 •半甲基化 •非甲基化
（4）用于甲基化研究的限制性 内切酶（图9－8）
•HpaⅡ：识别并切割未甲基化的 CCGG
2， Britten-Davidson调控模型 （图 9-10）
（1）一个结构基因可以接受不同感受 信号的调控
A，不同感受信号可以激活同一种综合 者基因，控制同一个结构基因的表达
B，不同感受信号可以激活不同的综合 者基因，控制同一个结构基因的表达
（2）一个感受信号可以协调不同 结构基因的表达
A，一个感受信号可以通过激活一 种综合者基因，控制不同结构基 因的表达
•一个结构基因可以有不同的接 受位点
•含有相同接受位点的基因属于 一组（set）基因
（3）综合者基因 •编码激活因子
（4）感受位点
•与综合者基因相邻并控制其表 达
•一个感受位点可以同时产生几 种激活因子
•一个感受位点所控制的全部结 构 基 因 属 于 一 套 （ battch ） 基 因
（5）感受信号：由感受 位点接受的基因表达调 控信号
而增强
（2） DNA甲基化/去甲基化对不
同基因活性有不同影响
•例子：非洲爪蟾rDNA的活性不受
DNA甲基化/去甲基化的影响，而
其他基因不同
•原 因 ： 可 能 与 转 录 所 用 的 RNA 聚 合酶种类有关
第四节 转录水平的调控
一、Britten-Davidson模型
（一）保证各种细胞类型表达“正 确”的基因组合的方法
B， 链的形成 C， 链的形成 2，重链 （1）种类 （2）结构 （3）基因及基因重排
3，免疫球蛋白类型的 转换
（1）抗体类型的转换 现象
（2）抗体类型的转换 的机制
二、染色体水平上的基因活化 调节 （一）染色质的状态 1，非活性染色质的结构 2，活性染色质的结构
（二）开放染色质结 构的形成
3，酵母接合型相关匣子 （1）序列组成（表9-1）
（2）沉寂匣子的阻遏蛋白及 其结合位点
（3）沉寂匣子不活跃转录的原 因
（二）哺乳动物免疫球蛋白的 表达与基因重排 1，轻链 （1）种类 （2）结构
（3）基因及基因重排
A，轻链的V，C，J（如Vκ，Cκ， Jκ）基因在不产生抗体的细胞 中相距很远，在产生抗体的细 胞中被排列组合重排在一起， V和C之间是较短的J片段。轻 链V区是由V基因片段和J基因 片段共同编码的
C，在特异性表达某些基因的组 织中，活化基因附近mCpG降低 至其他组织中的30% D，有H1的压缩状态核小体中含 有哺乳动物和DNA中80%的mCpG
4，DNA去甲基化位点的特点 （1）范围和DNA酶I优先敏感区域十分
吻合 （2）只有一小部分CG二核苷酸对的去
甲基化与基因激活有关，它们位于对 基因表达关系十分密切的序列中
3，组蛋白H3巯基的暴露
•正在转录的染色质中，组 蛋白H3的110位的巯基暴 露出来，表明转录活性存 在于伸展的染色质中
（四）DNA的甲基化和去甲基化
1，真核生物基因组DNA甲基化
（1）真核生物DNA甲基化位点
•真核生物DNA的mCpG是DNA甲基化 的唯一形式
•一般哺乳动物基因组5%的胞嘧啶 甲基为mCpG，且在DNA双链对称 出现， mCpG占全部CpG的70%
•在某些持家基因的启动子附 近CG高度集中（较其他区域 高10~20倍），形成长达 0.5~3kb的富含CG区域，称 为CpG岛。 CpG一般不能和 MeCP1结合
B，组织特异性启动子
•CpG相对较少，在大部分 组织中为甲基化状态，受 DNA甲基转移酶调节
（2） DNA甲基化与基因表达活 性的负相关性 A，限制酶研究结果：活跃基因 表现为甲基化不足 B，用5-氮胞苷人为造成去甲基 化可诱导基因表达
（3）造成DNA酶I优先敏感性的原因
（4）DNA酶I优先敏感性与基因转录的 时间关系
2， DNA酶I超敏感位点
（1）DNA酶I超敏感点及其 定位方法
（2）超敏感点与基因活性 的关系
（3）超敏感点与基因转录 的时间关系
（4）超敏感点的特点 • 不是特定的碱基位置，而是 一段100~200bp的DNA序列 •至少一部分序列以游离DNA形 式存在 •可能有局部的解链 •与其下游转录起始位点距离因 基因而异
2，甲基化DNA的结合蛋白
（1）MeCP1：在体外结合至 少12对mCpG，是参与甲基化 对基因转录抑制的主要蛋白
（2）MeCP2：结合一个mCpG 碱基对，生物学意义不详
3，DNA甲基化的转录抑制 （1）哺乳动物以CpG甲基化 程度为标准的启动子分类
A，CpG岛启动子
1，多拷贝基因的组织特异性调控 •不同类型的细胞通过与细胞类型特 异的方式控制多拷贝基因的表达
2，单拷贝基因的复合控制系统
（二）真核生物基因表达的复 合控制系统
1，真核生物基因表达调控的基 本要素（图9-9） （1）结构基因
（2）接受位点
•位于结构基因的5‘端，可被激 活因子（蛋白质或RNA）识别
B，一个感受信号可以通过激活不 同的综合者基因，协调不同结构 基因的表达
(3)复合控制系统基本要素之间的关 系（仅供参考）
A，关系图
•感受信号 感受位点 （综合 者基因 接受位点系统） 结 构基因
5， DNA甲基化位点的维持及去
甲基化位点的产生
•DNA甲基化酶可以识别半甲基化
的CG二核苷酸对并使之完全甲基 化
•去甲基化可以由去甲基化酶催化 产生，或是在DNA复制时甲基化 酶未能在半甲基化处催化甲基化
6， DNA甲基化/去甲基化对基
因活性调控的相对性
（1） DNA甲基化程度因物种
而异
•DNA甲基化随进化程度的提高
1，DNA结构的影响
2，wenku.baidu.com蛋白的修饰
（1）H1组蛋白的磷酸化
（2）核心组蛋白的修饰 A，核心组蛋白的乙酰基化 B，H2A组蛋白的泛素化 （3）其他DNA结合蛋白的作用 A，启动子上游调控因子 B，HMG结构域蛋白
（三）活性染色质的特征 1，DNA酶I敏感位点 （1）活跃基因的DNA酶I优先敏感性 （2）活跃基因DNA酶I优先敏感性区域 的分布
（2）基因的甲基化状态
•高度甲基化（如：女性的一条X染 色体）
•诱导的去甲基化（如：组织或发 育阶段特异性表达基因）
•持续低水平甲基化（如：持家基 因）
（3）DNA的甲基化状态 •全甲基化 •半甲基化 •非甲基化
（4）用于甲基化研究的限制性 内切酶（图9－8）
•HpaⅡ：识别并切割未甲基化的 CCGG
2， Britten-Davidson调控模型 （图 9-10）
（1）一个结构基因可以接受不同感受 信号的调控
A，不同感受信号可以激活同一种综合 者基因，控制同一个结构基因的表达
B，不同感受信号可以激活不同的综合 者基因，控制同一个结构基因的表达
（2）一个感受信号可以协调不同 结构基因的表达
A，一个感受信号可以通过激活一 种综合者基因，控制不同结构基 因的表达
•一个结构基因可以有不同的接 受位点
•含有相同接受位点的基因属于 一组（set）基因
（3）综合者基因 •编码激活因子
（4）感受位点
•与综合者基因相邻并控制其表 达
•一个感受位点可以同时产生几 种激活因子
•一个感受位点所控制的全部结 构 基 因 属 于 一 套 （ battch ） 基 因
（5）感受信号：由感受 位点接受的基因表达调 控信号
而增强
（2） DNA甲基化/去甲基化对不
同基因活性有不同影响
•例子：非洲爪蟾rDNA的活性不受
DNA甲基化/去甲基化的影响，而
其他基因不同
•原 因 ： 可 能 与 转 录 所 用 的 RNA 聚 合酶种类有关
第四节 转录水平的调控
一、Britten-Davidson模型
（一）保证各种细胞类型表达“正 确”的基因组合的方法
B， 链的形成 C， 链的形成 2，重链 （1）种类 （2）结构 （3）基因及基因重排
3，免疫球蛋白类型的 转换
（1）抗体类型的转换 现象
（2）抗体类型的转换 的机制
二、染色体水平上的基因活化 调节 （一）染色质的状态 1，非活性染色质的结构 2，活性染色质的结构
（二）开放染色质结 构的形成
3，酵母接合型相关匣子 （1）序列组成（表9-1）
（2）沉寂匣子的阻遏蛋白及 其结合位点
（3）沉寂匣子不活跃转录的原 因
（二）哺乳动物免疫球蛋白的 表达与基因重排 1，轻链 （1）种类 （2）结构
（3）基因及基因重排
A，轻链的V，C，J（如Vκ，Cκ， Jκ）基因在不产生抗体的细胞 中相距很远，在产生抗体的细 胞中被排列组合重排在一起， V和C之间是较短的J片段。轻 链V区是由V基因片段和J基因 片段共同编码的
C，在特异性表达某些基因的组 织中，活化基因附近mCpG降低 至其他组织中的30% D，有H1的压缩状态核小体中含 有哺乳动物和DNA中80%的mCpG
4，DNA去甲基化位点的特点 （1）范围和DNA酶I优先敏感区域十分
吻合 （2）只有一小部分CG二核苷酸对的去
甲基化与基因激活有关，它们位于对 基因表达关系十分密切的序列中
3，组蛋白H3巯基的暴露
•正在转录的染色质中，组 蛋白H3的110位的巯基暴 露出来，表明转录活性存 在于伸展的染色质中
（四）DNA的甲基化和去甲基化
1，真核生物基因组DNA甲基化
（1）真核生物DNA甲基化位点
•真核生物DNA的mCpG是DNA甲基化 的唯一形式
•一般哺乳动物基因组5%的胞嘧啶 甲基为mCpG，且在DNA双链对称 出现， mCpG占全部CpG的70%
•在某些持家基因的启动子附 近CG高度集中（较其他区域 高10~20倍），形成长达 0.5~3kb的富含CG区域，称 为CpG岛。 CpG一般不能和 MeCP1结合
B，组织特异性启动子
•CpG相对较少，在大部分 组织中为甲基化状态，受 DNA甲基转移酶调节
（2） DNA甲基化与基因表达活 性的负相关性 A，限制酶研究结果：活跃基因 表现为甲基化不足 B，用5-氮胞苷人为造成去甲基 化可诱导基因表达
（3）造成DNA酶I优先敏感性的原因
（4）DNA酶I优先敏感性与基因转录的 时间关系
2， DNA酶I超敏感位点
（1）DNA酶I超敏感点及其 定位方法
（2）超敏感点与基因活性 的关系
（3）超敏感点与基因转录 的时间关系
（4）超敏感点的特点 • 不是特定的碱基位置，而是 一段100~200bp的DNA序列 •至少一部分序列以游离DNA形 式存在 •可能有局部的解链 •与其下游转录起始位点距离因 基因而异