核小体定位研究进展.pdf

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1、生物物理学报第二十五卷第六期二九年十二月ACTABIOPHYSICASINICAVol.25No.6Dec.2009核小体定位研究进展蔡禄1,赵秀娟1,2(1.内蒙古科技大学生物工程与技术研究所，包头014010；2.内蒙古大学物理科学与技术学院，呼和浩特010021)摘要：核小体定位在诸如转录调控、DNA复制和修复等多种细胞过程中起着重要作用。基因组上核小体位置的确定涉及DNA、转录因子、组蛋白修饰酶和染色质重塑复合体之间的相互作用。核小体定位、组蛋白修饰、染色质重塑等问题已成为目前遗传学研究的热点———表

2、观遗传学———的重要研究内容。文章从核小体定位基本概念、核小体定位与基因表达调控的关系、核小体定位实验研究和理论预测工作等几个方面总结了核小体定位的最新研究进展。关键词：核小体定位；基因表达；实验图谱；理论预测中图分类号：Q340引言念珠状的核小体在基因组DNA分子上的精确位置称为核小体定位。进一步可分为描述DNA特核小体是构成真核生物染色质的基本结构单定位点与核小体核心相对线性位置的平移定位，以位，各核小体串联而成染色质纤维。核小体DNA及描述DNA双螺旋与组蛋白八聚体相对方向的旋长度约为165个碱基对，其中缠

3、绕在组蛋白八聚体转定位。核小体在基因组上的组装方式及其定位机周围的核心DNA（coreDNA）约1.65圈，约合制的研究，对于理解转录因子结合和转录调控机制等多种生物学过程具有十分重要的作用[2～4]，基因147个碱基对；而相邻的核小体之间的自由区域（linkerDNA）约为20～50个碱基的长度，也就是组上核小体定位、组蛋白修饰、染色质重塑等问题说基因组的75%～90%被核小体所占据。组蛋白八已成为目前遗传学研究的热点———表观遗传学———聚体由进化上高度保守的H2A、H2B、H3和H4的重要研究内容。各两个拷

4、贝组成。核小体核心颗粒在组蛋白H1的作用下形成稳定结构，进一步组装成高级结构[1]。1核小体定位与基因表达调控在真核生物细胞中，核小体在诸如转录调控、DNA复制和修复等过程中扮演着重要角色。核小体定位是一个涉及DNA、转录因子、组蛋白修饰酶和染色质重塑复合体等分子间相互作用的复杂过程。核小体在基因组上的精确位置如何由这些因素确定，仍然是一个未知的问题。核小体的形成及其在染色质上的精确定位，除了导致DNA在组蛋白收稿日期：2009-10-30基金项目：国家自然科学基金项目(60761001)通讯作者：蔡禄，电话：(

5、0472)5951555，E-mail：nmcai@163.comFig.1TheillustrationofNucleosomeStructure386生物物理学报2009年上缠绕得足够紧密、便于细胞核的包装作用以外，（核小体缺乏区）[17～19]。还有以下几方面的作用：调控区核小体缺乏可能是真核生物基因组的基1.1导致染色质结构不均匀本性质。由于核心DNA被包装进核小体中，阻断染色质的结构不均匀，表现为某些区域核小体了包括那些负责最基本生命过程的蛋白（如：起始占据率高、某些区域核小体缺乏。比如基因间区与DNA

6、复制、转录和DNA修复的蛋白因子等）与ORFs相比，核小体比较稀疏；像启动子这样的调DNA的接触机会；而核小体之间的自由区域更有控区，核小体分布甚至比基因间区还少[5～19]。利于这些蛋白因子的进入和与其识别位点的结合，Bernstein等[13]分析了酵母全部启动子区核小体的占从而保证了转录因子易于接近染色质模板；由据水平，发现启动子区域核小体的占据数与启动子DNA编码的核小体组装方式（指核小体在基因组下游基因转录速率负相关，核小体缺乏区含有更多上的稀少区或占据区）明显地影响基因的表达的转录因子结合模体。Fie

7、ld等[14]详细研究了酵母水平。的大约380000个核小体序列，发现转录起始位点1.2核小体位置受染色质重塑的调控而变化上游区域和翻译终止位点下游区域核小体缺乏。染色质重塑包括在不同位置之间移动组蛋白及Leimgruber等人[16]以组织相容性复合物类Ⅱ组蛋白修饰导致的其组分的变化，图2显示了核小（majorhistocompatibilitycomplexclassⅡ,MHC体定位变化对基因转录状态的影响。图（A）显示不Ⅱ）为例，研究核小体缺乏程度与基因表达的关转录时，阻遏蛋白与其DNA结合位点结合，核小系

8、，发现在编码MHCⅡ的基因HLA-DRA的启动体沿基因或启动子排列，保持抑制态染色质构型；子区域核小体严重缺乏，这一发现支持转录起始是图（B）显示当激活蛋白与其DNA元结合时，它们由核小体缺乏而不是启动子序列决定的推断[16]。也促进了染色质的变化，从启动子区干扰或移动了核有不少工作研究核小体占据与复制起始的关系，总小体，导致基因的转录；图（C）显示转录水平高体结论是，复