分子生物學 第五章

分子生物學第五章第一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日第一節(jié)真核細胞核第二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日真核細胞核第三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日染色質(zhì)(chromatin)真核生物細胞中細胞核內(nèi)DNA和蛋白質(zhì)高度包裝的緊密復合體結(jié)構(gòu)。染色質(zhì)的低水平包裝：核小體和30nm螺旋管纖維是分裂間期細胞核染色質(zhì)形式。（松散）中期染色體是最高水平的壓縮。第四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日常染色質(zhì)(euchromatin)與異染色質(zhì)(heterchromatin)常染色質(zhì)，是指間期核內(nèi)染色質(zhì)纖維折疊壓縮程度地處于伸展狀態(tài)，用堿性染料染色時著色淺的那些染色質(zhì)。是基因轉(zhuǎn)錄的必要條件，也就是說不是常染色質(zhì)的所有基因都轉(zhuǎn)錄。異染色質(zhì)，是指在間期細胞核中，仍然高度折疊的、用堿性染料染色著色深的一部分染色質(zhì)。它們不轉(zhuǎn)錄而且復制較晚。第五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日組成性異染色質(zhì)和兼性異染色質(zhì)組成性異染色質(zhì)（constitutiveheterchromatatin),是指所有細胞中永久存在的異染色質(zhì)。其DNA不含基因，包括著絲粒、端粒等特定區(qū)域的DNA。兼性異染色質(zhì)（facultativeheterchromatatin),是指在某些細胞類型的一定階段出現(xiàn)的高度聚縮，喪失基因轉(zhuǎn)錄活性的DNA。一般胚胎細胞含量較少，而告獨特化的細胞含量較多。這種兼性染色質(zhì)，實際上是基因組活性調(diào)控的一種形式。第六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日核基質(zhì)核基質(zhì)(nuclearmatrix),細胞核內(nèi)除核膜、染色質(zhì)、核仁和核孔外的骨架結(jié)構(gòu)。第七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日核基質(zhì)與染色質(zhì)核基質(zhì)連接區(qū)域常染色質(zhì)中附著于基質(zhì)上的DNA區(qū)域，富含AT，稱為基質(zhì)相關(guān)區(qū)域(matrix-associatedregion,MAR)或骨架附著區(qū)(scaffoldattachmentregion,SAR)連接在核基質(zhì)上的DNA環(huán)，稱為結(jié)構(gòu)域。第八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日結(jié)構(gòu)域、功能域和DNA酶I敏感區(qū)域功能域，也稱為活性染色質(zhì)，具有轉(zhuǎn)錄活性的染色質(zhì)，即表達基因周圍的DNA區(qū)域?；钚匀旧|(zhì)對DNA酶I消化作用更敏感。這些敏感位點常位于基因5’端啟動子區(qū)域。第九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)第十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日染色質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)控基因組表達的方式染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的區(qū)間性1）絕緣子2）基因座控制區(qū)（LCR）染色質(zhì)結(jié)構(gòu)改變1）核小體重建2）組蛋白修飾：乙?；?、甲基化、磷酸化3）DNA甲基化4）異染色質(zhì)擴展第十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日絕緣子（insulator）功能域中或功能域間，阻斷基因激活或失活效應的元件當其位于增強子和啟動子之間的時候，能阻斷增強子對啟動子的激活作用第十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日絕緣子與異染色質(zhì)擴展異染色質(zhì)擴展，異染色質(zhì)在特殊的序列生成核心，隨后沿染色質(zhì)纖維傳播阻斷啟動子當絕緣子位于一條活性基因和異染色質(zhì)之間時，能夠提供一個屏障來保護基因免受異染色質(zhì)擴展所造成的失活效應第十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日絕緣子維持功能域獨立性第十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日基因座控制區(qū)(locuscontrolregion,LCR)與調(diào)控結(jié)構(gòu)域染色體DNA中一種順式作用元件，具有穩(wěn)定染色質(zhì)疏松結(jié)構(gòu)的作用實際上一種增強子一個調(diào)控結(jié)構(gòu)域，可能由一個絕緣子、一個LCR、一個核基質(zhì)附著點（MAR）和單個或多個轉(zhuǎn)錄單位組成。第十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日核小體重建—能量依賴第十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日組蛋白修飾乙?；阴；罨蚪M；去乙酰沉默基因組甲基化

沉默基因組磷酸化泛素化第十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日第十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日DNA甲基化DNA甲基化和組蛋白甲基化是非活性染色質(zhì)的特征這兩類甲基化常相互關(guān)聯(lián)大多數(shù)DNA甲基化的位點是CpG島第十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日第三節(jié)

DNA結(jié)合蛋白第二十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日染色質(zhì)化學組成染色質(zhì)DNA：攜帶遺傳信息染色質(zhì)蛋白質(zhì)1）組蛋白：與DNA非特異性結(jié)合2）非組蛋白：與DNA特異性結(jié)合，DNA結(jié)合蛋白a)種類多樣b)功能多樣c)對DNA具有識別特異性第二十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日DNA結(jié)合蛋白第二十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日DNA結(jié)合蛋白的結(jié)構(gòu)特征—以轉(zhuǎn)錄因子為例轉(zhuǎn)錄因子的三個結(jié)構(gòu)組成部分1）DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域（分類依據(jù)）2）連接域3）轉(zhuǎn)錄活化結(jié)構(gòu)域第二十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域常見類型螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋花樣(helix-turn-helixmotif,HTH,圖A)鋅指花樣(zincfingermotif,圖B,C)亮氨酸拉鏈花樣(Leucinezippermotif，圖D)螺旋-環(huán)-螺旋花樣(heliex-loop-helixmotif,圖E)HMG框花樣(HMGboxmotif，圖F)第二十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日第四節(jié)轉(zhuǎn)錄起始中DNA與蛋白質(zhì)相互作用第二十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日DNA-蛋白質(zhì)相互作用是轉(zhuǎn)錄調(diào)控的方式DNA:順式調(diào)控元件(cis-regulatingelement),是指對基因表達有調(diào)控活性的DNA序列，其活性只影響與其自身同處于一個DNA分子上的基因．蛋白質(zhì)：反式作用因子(trans-actingfactor)是通過識別和結(jié)合順式調(diào)控元件的核心序列而調(diào)控靶基因轉(zhuǎn)錄效率的一組蛋白質(zhì)．第二十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日順式調(diào)控元件啟動子(promoter)增強子(enhancer)負調(diào)控元件—沉寂子(silencer)絕緣子其它順式調(diào)控元件：

1）應答元件(responsiveelements)真核細胞中對某些特定的環(huán)境作出應答的基因，常具有相同的順式元件—應答元件．應答元件能被在一些特定情況下表達的調(diào)控因子識別(又稱為可誘導的順式調(diào)控元件／反式作用因子)。2）轉(zhuǎn)座元件第二十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日啟動子(promoter)與基因轉(zhuǎn)錄啟動有關(guān)的一組DNA序列，一般位于轉(zhuǎn)錄起始點上游100-200bp以內(nèi)，其功能是決定轉(zhuǎn)錄的起始點和調(diào)控轉(zhuǎn)錄頻率．原核啟動子：1）-35框：5’-TTGACA-3’2）-10框5’-TATAAT-3’第二十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日真核啟動子真核啟動子區(qū)域包括核心啟動子和啟動子上游近側(cè)序列：1、核心啟動子(corepromoter)是決定轉(zhuǎn)錄起始位置的關(guān)鍵序列，也是普通轉(zhuǎn)錄因子TFⅡD的結(jié)合位點，①TATA盒(TATAbox)位于轉(zhuǎn)錄起始點上游-25～-30bp．②起始子(initiator，Inr)Inr是與轉(zhuǎn)錄起始位點重疊的短的較保守序列．注：①不是所有基因都含有TATA盒或Inr序列．有的只有其中之一，有的兩者都無．②這些核心啟動子的序列和它們之間的間隔多變2、上游啟動子元件(UpstreamPromoterelement，UPE)位于較上游(-30一-110bp)，能較強影響轉(zhuǎn)錄起始的頻率，如CAAT盒和GC盒．其中GC盒是轉(zhuǎn)錄因子SPl的結(jié)合位點。第二十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日增強子(enhancer)能顯著提高基因轉(zhuǎn)錄效率的一類順式調(diào)控元件（其核心序列常為8-12bp)．增強子的作用特點：1）能(通過啟動子)提高同一條鏈上的靶基因轉(zhuǎn)錄速率；2）增強子對同源基因或異源基因同樣有效；3）增強子的位置可在基因5’-上游、基因內(nèi)或3’下游序列中；4）自身沒有5’-或3’-方向性；5）增強子可遠離轉(zhuǎn)錄起始點(最多30Kb)；6）增強子一般具有組織或細胞特異性．第三十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日RNA聚合酶RNA聚合酶I,轉(zhuǎn)錄28S,5.8S和18S核糖體RNA(rRNA)RNA聚合酶Ⅱ，負責真核生物蛋白編碼基因和大部分小核RNA（snRNA)的轉(zhuǎn)錄，有7-10個亞基，最大亞基的羧基末端結(jié)構(gòu)域(CTD)具有7個氨基酸(Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Set)的重復序列，其中有多個磷酸化位點．CTD磷酸化對調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄有重要作用．RNA聚合酶III,轉(zhuǎn)錄tRNA,5SrRNA,U6-snRNA,小核仁RNA(snoRNA),小細胞質(zhì)RNA(seRNA)第三十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日基礎轉(zhuǎn)錄因子(basaltranscriptionfactor)真核基因轉(zhuǎn)錄除RNA聚合酶外，還需要許多蛋白因子—轉(zhuǎn)錄因子參加，其中一些轉(zhuǎn)錄因子是RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄起始必需的，并且可以維持基礎水平的轉(zhuǎn)錄，因此稱為基礎轉(zhuǎn)錄因子或普通轉(zhuǎn)錄因子(generaltranscriptionfactor)RNA聚合酶II的普通轉(zhuǎn)錄因子(TFII)包括TFIID,TFⅡB,TFIIF，TFIIE，TFIIH，TFIIA等．TFIID是最先結(jié)合到DNA上的轉(zhuǎn)錄因子，由TATA結(jié)合蛋白（TATA-bindingprotein,TBP)和12個TBP相關(guān)因子（TAF,TBP-associatedfactor)組成第三十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日轉(zhuǎn)錄起始事件RNA聚合酶結(jié)合核心啟動子封閉的啟動子復合物轉(zhuǎn)換為開放的啟動子復合物RNA合成的起始啟動子清