资源描述：
《真核生物基因表达与调控》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第五章真核生物基因表达与调控第一节染色质结构与基因转录核小体影响转录因子及RNA聚合酶对DNA的识别和结合，所以借助一系列变化以暴露顺式作用元件及邻近区域，是真核基因组DNA结合转录调节因子并起始转录的首要条件。按照染色质功能状态的不同分为：活性染色质：是具有转录活性的染色质。非活性染色质：是缺乏转录活性的染色质。染色质是否处于活化状态是决定转录功能的关键。一、染色质结构的控制与重塑1.活性染色质的特征：具有DNaseI超敏感位点；多在调控蛋白结合位点（5’启动子区）的附近，可能有利于调控蛋白结合而促进转录。很少有组蛋白H1与其结合；组蛋白乙酰化程度高；核小体组蛋
2、白H2B很少被磷酸化；一些特殊的高速泳动组蛋白(如:HMG14和HMG17)只与活性染色质相结合。高速泳动组蛋白:是一种非组蛋白，在凝胶电泳中泳动速度快。组蛋白H3第110位Cys巯基的暴露。组蛋白是碱性蛋白质，带正电荷，可与DNA链上带负电荷的磷酸基相结合，从而遮蔽了DNA分子，妨碍了转录。被组蛋白覆盖的基因如果要表达，首先要改变组蛋白的修饰状态，使其与DNA的结合由紧变松，这样靶基因才能与转录复合物相互作用。因此，组蛋白是重要的染色体结构维持单元和基因表达的负控制因子。2.染色质结构的控制与活性染色质的形成3.染色质结构的重塑(chromatinremodel
3、ing)染色质重塑:是由染色质重塑复合物介导的一系列以染色质上核小体变化为基本特征的生物学过程。DNA复制、转录、修复、重组在染色质水平发生,这些过程中,染色质重塑可导致核小体位置和结构的变化,引起染色质变化。ATP依赖的染色质重塑因子可重新定位核小体,改变核小体结构,共价修饰组蛋白。重塑包括多种变化,一般指染色质特定区域对核酸酶稳定性的变化。关于重塑因子调节基因表达机制的假设有两种:机制1:1个转录因子独立地与核小体DNA结合(DNA可以是核小体或核小体之间的),然后,这个转录因子再结合1个重塑因子,导致附近核小体结构发生稳定性的变化,又导致其他转录因子的结合,
4、这是一个串联反应的过程。（重建）机制2:由重塑因子首先独立地与核小体结合,不改变其结构,但使其松动并发生滑动,这将导致转录因子的结合,从而使新形成的无核小体的区域稳定。（滑动）（A）结合（B）松链（C）重塑八聚体转移八聚体滑动+ATP重塑复合物ATP依赖的染色质重塑机制二、组蛋白修饰与染色质结构组蛋白的N端是不稳定的、无一定组织的亚单位，其延伸至核小体以外，会受到不同的化学修饰（乙酰化、甲基化及磷酸化等）可以改变染色质结构，从而影响邻近基因的活性。1.核心组蛋白的乙酰化基因活性受组蛋白转乙酰酶/脱乙酰酶(HAT/HDAC)的调节。酰基供体是乙酰辅酶A，受体是组蛋白
5、的赖氨酸（或丝氨酸）残基。HAT活性增高,组蛋白分子过乙酰化,DNA表现为解链效应,促进基因转录;而HDAC活性增高则出现相反的效应,基因转录变沉默。HAT和HDAC的动态平衡对基因的转录活性的调节起关键作用。2.组蛋白的甲基化是非活性染色质的特征。发生在H3尾部的赖氨酸残基和H4尾部的精氨酸残基上，由甲基转移酶催化。组蛋白的甲基化与染色质结构改变有关，进而会影响特异基因座内基因的表达。同时，组蛋白的甲基化也会影响到DNA的甲基状态改变。哺乳动物中组蛋白的去甲基化酶现在已经被发现。3.组蛋白H1的磷酸化至少有两种组蛋白可被磷酸化：H1和H3。磷酸化发生在组蛋白的丝
6、氨酸残基上，一般与基因活化相关。磷酸化可改变H1组蛋白与DNA的亲和力，直接影响染色质的活性。真核DNA中的胞嘧啶约有5%被甲基化为5-甲基胞嘧啶(5-methylcytidine,m5C)，而活跃转录的DNA段落中胞嘧啶甲基化程度常较低。这种甲基化最常发生在某些基因5′侧区的CpG序列中，实验表明这段序列甲基化可使其后的基因不能转录。甲基化可能阻碍转录因子与DNA特定部位的结合从而影响转录。三、DNA甲基化与转录阻抑DNMT1SAM胞嘧啶5-甲基胞嘧啶胞嘧啶甲基化反应CpG岛:位于多种脊椎动物已知基因转录起始位点周围,由胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G)组成的串联重复序
7、列。启动子区中CpG岛的未甲基化状态是基因转录所必需的，而CpG序列中的C的甲基化可导致基因转录被抑制。与DNA甲基化作用相关的三种酶♣构建性甲基化酶:在新位点通过识别特异序列识别DNA，它只作用于非甲基化位点；♣维持性甲基化酶:作用于半甲基化位点，把它们转变成完全甲基化位点。♣去甲基化酶：负责去除甲基。构建性甲基化酶维持性甲基化酶去甲基化酶DNA甲基化抑制基因转录的机理作用机理：DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。启动区DNA分子上的甲基化密度与基因转录受抑制的程度密切相关。修饰作用与染色质
8、状态的关系
