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1、真核细胞中DNA与蛋白质结合形成染色质和染色体是生物进化的必然结果〔1〕。 核小体(Nucleosome)是染色质的基本结构单位，其为长度约160bp的DNA绕由H2A,H2B,H3和H4各两分子形成的八聚体约两圈的粒状结构,其中H3和H4各两分子形成的四聚体位于八聚体的中间,其两端均与H2A和H2B各一分子形成的二聚体结合。第五种组蛋白H1或称H5与连接两核小体之间的DNA结合,并与相邻两核小体首尾相联,以稳定核心组蛋白与DNA双链的结合。Crane等(1997)对H1与核小体的结合位置提出新的看法〔2〕,认为染色质的高级结构是以核小体为基本结构单位
2、的一级结构经过进一步的盘绕、折叠而形成。由于染色质是真核细胞遗传信息的载体,真核基因的表达调控一定与染色质密切相关。研究染色质的结构及其在基因表达调控中的作用,对于揭示真核生物基因表达调控的机理有重要意义。 1 转录区染色质对DNaseI的敏感性增加 真核生物的染色质结构在不同物种间无显著差异,核小体的体积也基本恒定,但核小体间连接DNA的长度是可变的,它在不同的物种中,以及不同的组织,有时不同的发育阶段均有可能不同。例如,菜豆(Phaseolusvulgaris)的子叶和叶片组织中,染色质核小体的重复长度有差异,叶片中为191bp,而子叶中缩短到17
3、7bp,但没有发现这种差异与基因的特异表达有关〔3〕。Murray和kennard的进一步研究却发现,菜豆子叶特异表达的基因-菜豆蛋白基因(phaseolin)的染色质区对DNaseⅠ的敏感性比叶片中强,说明染色质对DNaseⅠ敏感与基因的转录有关。在豌豆(Pisumsativum)中,Steinmuller等(1986)〔4〕研究了另一储藏蛋白-豆球蛋白(Legumin)基因的染色质在子叶和叶片中变化。在子叶中靠近豆球蛋白基因3'端的染色质对DNaseⅠ的敏感度比叶片中高5倍。大麦(Hordeumvulgare)中,大麦醇溶蛋白(Hordein)基因,捕
4、光叶绿素a/b蛋白(lightharvestingchlorophylla/bprotein,LHCP)基因和15～16kD多肽基因的染色质对DNaseⅠ的敏感度也随着这些基因的表达而显著的增加〔4〕。 在动物组织细胞中的研究同样显示,基因的转录伴随着其染色质对DNaseⅠ的敏感性显著增加。母鸡中,球蛋白基因在网织红细胞中表达,而卵清蛋白基因则于输卵管中有转录;研究发现,网织红细胞中编码球蛋白mRNA的染色质DNA更易被DNaseⅠ降解,输卵管细胞中卵清蛋白基因区域的染色质比球蛋白基因区对DNaseⅠ更敏感〔5，6〕。 关于染色质对DNaseⅠ敏感
5、与该区基因被转录的关系,研究者认为,基因的转录造成染色质易被DNaseⅠ消化,而非前者是后者的原因。 2 染色质中DNaseⅠ超敏感点与基因的表达调控有关 与由于基因的转录而使转录区染色质对DNaseⅠ的敏感性增加不同,染色质中还存在一些短的区段,一般为50～200bp之间,对DNaseⅠ消化更敏感,称DNaseⅠ超敏感点(DNaseⅠHypersensivitysitesDHsites),为无核小体区〔7〕。直接的证据来自Choder等的实验结果,他们用电镜观察SV40微小染色体时发现其中存在无核小体区段,该区段与限制内切酶分析定位的超敏感点在同一位
6、置。经过对很多基因染色质的研究，发现超敏感点是广泛存在的，一般位于基因的5'端启动子之内或启动子的周围。玉米中有两个基因位点(Adh1和Adh2)编码乙醇脱氢酶(alcoholdehydrogenase),它们均受厌氧协迫而表达。Paul等(1987)〔8〕发现，Adh1的5'端区域存在两种类型的DNaseⅠ超敏感点,即组成型和诱导型。前者位于基因更上游位置,大约为-160～170之间,经厌氧诱导后,出现两个新的DNaseⅠ超敏感点,主要者中心位于-40,次要者中心位于-140,两者之间为厌氧反应域(anaerobicresponseregions),其中
7、至少有两个顺序,-30位的TATAA和-90位的CAAT,被认为对基因的调控非常重要。厌氧环境除了诱导产生两个超敏感点以外,还使组成型DNaseⅠ超敏感点区域的范围扩大。 玉米Adh2 基因5'端存在三个超敏感点均为组成型的,它们的中心位置分别为-55,-305,和-455,当该基因受诱导而表达时,超敏感点的敏感度增加,并且靠近TATAA序列的超敏感点(即-55位)向3'端方向延伸,使TATAA框暴露。 存在于基因调控区(包括启动子和增强子)的DNaseⅠ超敏感点(组成型或经诱导产生)对基因的表达是必要的。在人类Β-球蛋白基因的5'端的上游,大约1
8、0～20kb位置,存在着位点控制区(Localcontrolreg
