异染色质的特征及其形成性机制

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1、异染色质的特性与形成机制异染色质是真核生物基因组的必要成分，但其功能和结构特性却不清楚。为此，许多科学家称其为“JUNK（垃圾）”，对其DNA分析，似乎支持这一观点，异染色质主要是“非编码”的重复DNA，包括卫星DNA和可转座DNA，但不包括“兼性”异染色质。最近已经发现了一些结构或功能上的意义，如果蝇X染色体的异染区上的HeT转座子对于端粒的维持是必须的。我们对特殊异染区的分子特性逐步了解，特别是端粒和着丝粒，改变了传统的异染色质的概念，酵母和其他生物中基因沉默的分子机理以及花斑位置效应（PEV）也应包括进来。哺乳

2、动物一条X染色体的异常化是传统的染色体印记，可能有助于了解异染色质的分子基础。所有的导致功能失活的染色体收缩都可能是相同的染色质包装机制。诱导异染色质的遗传外因素1、沉默沉默最初是指酵母MAT座位的HM区转录失活，并发现对HM沉默的染色质结构修饰在其他基因组位置也存在。最明显的是端粒的沉默效应导致邻近基因的花斑式表达。该效应依赖的端粒染色质结构几乎与HM位点处相同。Dorer等发现在果蝇P介导的转化实验中常发生的基因复制可使被复制的基因沉默，可能是他们与着丝粒异染色质直接作用的结果。由此得出结论，染色体的结构特征可以

3、通过接触无活性的染色体区域而传播到其他染色体区，但详细机理尚不清楚。最近的研究表明一个特殊的DNA序列可能在该染色体接触失活过程中发挥主要作用，而不是重复序列本身。将蛋白质结合到独特的DNA序列上后，远程的染色体装配在是否具有重复染色体蛋白质DNA结合位点下均可进行。2、着丝粒对着丝粒的研究可得到相似结论，着丝粒区通常是永久的异染色体区，对酵母、果蝇和哺乳动物着丝粒的分析表明，它们均由重复DNA序列组成，但尚无法确定DNA序列要求。事实上，测定导入酵母细胞的质粒稳定性的实验表明重复DNA可能并不是着丝粒的必需组分。最

4、近也发现着丝粒周围的卫星DNA可能在姐妹染色单体黏附中作用而不是发挥作为微管的黏附点的着丝粒功能。如果属实，着丝粒区的结构形成对其功能起主要作用而不是DNA序列，该结论可与新着丝粒形成机理相比较。人们知道有时着丝粒可在新的染色体区形成，这些新产生的着丝粒称为新着丝粒，对人新着丝粒的研究发现他们的DNA序列与其他着丝粒并无关系，即通常认为的alphoid卫星DNA，但尚不清楚是否涉及其他卫星DNA序列。如果是，表明基因组内含事先形成好但沉默的着丝粒点，并与特定DNA序列有关。如果不是，（可能性更大），着丝粒结构的分子基

5、础主要依赖与遗传外机制，如染色体的组成和结构。3、异染色体和遗传外信使遗传外信使可能是异常染色体形成的基础。有关的例子是在果蝇胚胎的极早期，看不见异染色质，甚至在某些细胞中“结构”异染色质也变成“负异固缩”既凝缩度降低，特别是生殖细胞异染色质逃脱凝缩状态。对剑水蚤染色体研究更清楚，某些剑水蚤种类的染色体上有大块的异染色质，但在第一次减数分裂前期的特定阶段几乎见不到异染色质。甲壳类在分裂最早期也没有异染色质，不考虑这一遗传外信号假说，DNA上基本信息能确定特定染色体区是潜在的异染色体区，这些信息可能限于进行染色质包装的

6、成核位点，如酵母端粒中。DNA上的二级信号，如甲基化或组蛋白的乙酰或去乙酰化修饰也对遗传外信号的稳定发挥作用。遗传外信号如何从一个基因组位点转移到另一个位点以允许形成新着丝粒？有假设遗传外着丝粒信息的转移需要同存在着丝粒区的染色体区域直接接触。染色质上存在的着丝粒上的特殊包装蛋白复合体诱导产生相似的复合体及在新着丝粒位点的分布。该机理与已知的端粒诱导的邻近基因沉默相似。临近端粒区的基因可能成为具有端粒区特点的染色质的一部分，并因此而失活。很可能PEV效应，包括等位基因反式作用，是通过遗传外信号对染色质结构的修饰导致沉

7、默状态，如同在端粒和HM位点中。异染色质形成的机理1、沉默机制新着丝粒形成、端粒沉默和PEV分子机理模型的特点是DNA与特殊的多聚蛋白复合体相连，该复合体与修饰的组蛋白结合，部署到特定的基因组区后，该转录抑制蛋白/组蛋白复合物的装配可能扩散到更远的DNA位置。结果该基因组位置的基因转录被阻止。在酵母端粒，负责沉默的蛋白复合物不需同DNA直接作用。在最初Rap1p与确定的端粒DNA序列结合后，其他蛋白包括SIR蛋白逐步与Rap1p装配以及核小体组蛋白H3和H4的N-末端（低乙酰化），如此形成稳定的沉默染色质。实验研究发

8、现某些组分的过度表达（如Sir3p），会使沉默复合体超出最初的端粒DNA区的限制。在沉默蛋白复合体同DNA结合后不需要特定的DNA序列以使其扩展，相似的机理可以解释遗传外染色质修饰与新着丝粒形成和PEV的关系。依赖于这种影响整个染色体区机理的染色质包装可能反映了更普遍的控制基因活性的方式。在果蝇发育中负责控制管家基因的调控蛋白的作用方式与端粒染