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第五节 染色质结构和基因转录

第五节 染色质结构和基因转录. 一、活性染色质 1 、活性染色质具有 DNA 超敏感位点 每个活跃转录的基因都有 1 个或几个超敏感位点，大部分位于基因 5‘ 端启动子区域。超敏感位点实际上是一段 100-200 bp 的 DNA 序列特异暴露的区域，可能被一些非组蛋白结合而抑制了同组蛋白结合，失去了组蛋白的保护。 2 、活性染色质在生化上具有特殊性 很少有组蛋白 H1 结合；组蛋白乙酰化程度高；组蛋白 H2B 很少被磷酸化； HMG 蛋白丰富。. 30nm 染色质纤维的改构. 二、染色质结构与基因转录. （一）疏松染色质结构的形成

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第五节 染色质结构和基因转录

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Presentation Transcript

  1. 第五节 染色质结构和基因转录 一、活性染色质 1、活性染色质具有DNA超敏感位点 每个活跃转录的基因都有1个或几个超敏感位点，大部分位于基因5‘端启动子区域。超敏感位点实际上是一段100-200 bp 的DNA序列特异暴露的区域，可能被一些非组蛋白结合而抑制了同组蛋白结合，失去了组蛋白的保护。 2、活性染色质在生化上具有特殊性 很少有组蛋白H1结合；组蛋白乙酰化程度高；组蛋白H2B很少被磷酸化；HMG蛋白丰富。

  2. 30nm染色质纤维的改构

  3. 二、染色质结构与基因转录 （一）疏松染色质结构的形成 1、DNA局部结构的改变与核小体位相变化 ATP依赖的SWI/SNF染色质改构复合物的作用； 拓扑异构酶能调节DNA双螺旋的局部构象和高级结构变化； B型DNA变成Z型DNA会导致核心组蛋白八聚体与DNA的 亲和力降低； 转录因子对增强子和启动子的影响。

  4. 核小体的解体和重构

  5. 2、组蛋白的修饰 核小体组蛋白八聚体的N端都暴露在核小体外，某些特殊氨基酸的残基可能发生乙酰基化、甲基化、磷酸化或核糖基化等修饰，结果一是改变染色质结构，直接影响基因转录；二是核小体表面发生改变，易于调控蛋白与染色质接触。 （1）核心组蛋白的赖氨酸残基乙酰化(acetylation) 乙酰化后组蛋白赖氨酸侧链不再带有正电荷，失去了与DNA的结合能力，使相邻核小体的结合受阻，同时影响泛素与组蛋白H2A的结合，导致蛋白质选择性降解。组蛋白H3和H4是修饰的主要位点。 组蛋白去乙酰化伴随着对转录的抑制。

  6. 组蛋白乙酰化在转录调控中的作用示意图

  7. （2）组蛋白H1的磷酸化 组蛋白H1丝氨酸残基的磷酸化发生在有丝分裂前期，H1的磷酸化导致DNA 的亲和力下降，染色质松解，影响染色质活性。 3、HMG结构域蛋白的影响 HMG1和HMG2有A、B、C三个结构域，A、B结构域与DNA 特异亲和，细胞中有一类蛋白具有这种结构域的特点，称为HMG结构域，相应的DNA序列称为“HMG box”。 4、SMC蛋白对染色质结构的影响 在有丝分裂前期对染色体配对和集缩起重要作用。

  8. 凝集素中SMC的作用

  9. （二）染色质的区间性 1、基因座控制区 基因座控制区(locus control region, LCR)是染色体DNA上一种顺式作用元件，结构域中含有多种反式作用因子的结合序列，可能参与蛋白质因子的协同作用，使启动子处于无组蛋白状态。 2、隔离子 基因表达有位置效应，变换位置会导致活性改变。能防止处于阻抑状态与活化状态的染色质结构域之间的结构特点向两侧扩展的染色质DNA序列，称隔离子(insulator)。

  10. （三）染色质模板的转录 真核细胞基因转录的模板是染色质而不是裸露的DNA，基因转录时仍可相对保留核小体结构。RNA聚合酶差不多有两个核小体那么大，但只和大约50 bp的DNA结合。RNA聚合酶被认为是用核小体犁来克服转录障碍的，SWI/SNF被认为是一种有效的核小体犁。

  11. 第六节 核基质 Coffey和Berezney(1974)，高盐、DNase和RNase处理。核骨架纤维粗细不等，直径为3-30nm，形成三维网络结构与核纤层，与核孔复合体相接，将染色质和核仁网络在其中。核骨架-核纤层-中间纤维三者相互联系形成一个贯穿于核、质间的统一网络系统。这一系统较微管、微丝具有更高的稳定性。 广义的核骨架概念：核骨架包括核纤层、核孔复合体、染色体骨架、核基质、核仁骨架等。 核基质（nuclear matrix ） 核骨架（nuclear skeleton or nucear scaffold）

  12. （核骨架 nuclear skeleton ） 核骨架

  13. 核骨架概念： 核骨架是真核细胞内的真实结构体系； 核骨架与中间纤维和核纤层构成贯穿核和质的网络状结构体系； 核骨架主要是非组蛋白，含少量RNA； 核骨架与DNA复制、基因表达及染色体的构建和包装密切相关；

  14. 核骨架的功能: 为DNA的复制提供支架，DNA是以复制环的形式锚定在核骨架上的，核骨架上有DNA复制所需要的酶，如：DNA聚合酶α、DNA引物酶、DNA拓朴异构酶II等。DNA的自主复制序列（ARS）也是结合在核骨架上。 是基因转录加工的场所，RNA的转录同样需要DNA锚定在核骨架上才能进行，核骨架上有RNA聚合酶的结合位点，使之固定于核骨架上，RNA的合成是在核骨架上进行的。新合成的RNA也结合在核骨架上，并在这里进行加工和修饰。 与染色体构建有关，现在一般认为核骨架与染色体骨架为同一类物质，30nm的染色质纤维就是结合在核骨架上，形成放射环状的结构，在分裂期进一步包装成光学显微镜下可见的染色体。

  15. 染色质环与染色体轴 SARs(nuclear scaffold associated region) MARs(nuclear matrix associated region)

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