分子生物學(xué) 第五章

分子生物學(xué)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(xì)胞核第二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日真核細(xì)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(xì)胞中細(xì)胞核內(nèi)DNA和蛋白質(zhì)高度包裝的緊密復(fù)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(xì)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?fàn)顟B(tài)，用堿性染料染色時(shí)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(xì)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(fù)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(xì)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(xì)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(xì)胞含量較少，而告獨(dú)特化的細(xì)胞含量較多。這種兼性染色質(zhì)，實(shí)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(xì)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(dá)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(diǎn)常位于基因5’端啟動(dòng)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(dá)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：乙酰化、甲基化、磷酸化3）DNA甲基化4）異染色質(zhì)擴(kuò)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(yīng)的元件當(dāng)其位于增強(qiáng)子和啟動(dòng)子之間的時(shí)候，能阻斷增強(qiáng)子對啟動(dòng)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(kuò)展異染色質(zhì)擴(kuò)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(dòng)子當(dāng)絕緣子位于一條活性基因和異染色質(zhì)之間時(shí)，能夠提供一個(gè)屏障來保護(hù)基因免受異染色質(zhì)擴(kuò)展所造成的失活效應(yīng)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(dú)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(shí)際上一種增強(qiáng)子一個(gè)調(diào)控結(jié)構(gòu)域，可能由一個(gè)絕緣子、一個(gè)LCR、一個(gè)核基質(zhì)附著點(diǎn)（MAR）和單個(gè)或多個(gè)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(diǎn)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(xué)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(gè)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(dá)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(gè)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(dòng)子(promoter)增強(qiáng)子(enhancer)負(fù)調(diào)控元件—沉寂子(silencer)絕緣子其它順式調(diào)控元件：

1）應(yīng)答元件(responsiveelements)真核細(xì)胞中對某些特定的環(huán)境作出應(yīng)答的基因，常具有相同的順式元件—應(yīng)答元件．應(yīng)答元件能被在一些特定情況下表達(dá)的調(diào)控因子識別(又稱為可誘導(dǎo)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(dòng)子(promoter)與基因轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)有關(guān)的一組DNA序列，一般位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游100-200bp以內(nèi)，其功能是決定轉(zhuǎn)錄的起始點(diǎn)和調(diào)控轉(zhuǎn)錄頻率．原核啟動(dòng)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(dòng)子真核啟動(dòng)子區(qū)域包括核心啟動(dòng)子和啟動(dòng)子上游近側(cè)序列：1、核心啟動(dòng)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(diǎn)，①TATA盒(TATAbox)位于轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)上游-25～-30bp．②起始子(initiator，Inr)Inr是與轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)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(dòng)子的序列和它們之間的間隔多變2、上游啟動(dòng)子元件(UpstreamPromoterelement，UPE)位于較上游(-30一-110bp)，能較強(qiáng)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(diǎn)。第二十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日增強(qiáng)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(qiáng)子的作用特點(diǎn)：1）能(通過啟動(dòng)子)提高同一條鏈上的靶基因轉(zhuǎn)錄速率；2）增強(qiáng)子對同源基因或異源基因同樣有效；3）增強(qiáng)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(qiáng)子可遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)錄起始點(diǎn)(最多30Kb)；6）增強(qiáng)子一般具有組織或細(xì)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(fù)責(zé)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(gè)亞基，最大亞基的羧基末端結(jié)構(gòu)域(CTD)具有7個(gè)氨基酸(Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Set)的重復(fù)序列，其中有多個(gè)磷酸化位點(diǎn)．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(xì)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(chǔ)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(chǔ)水平的轉(zhuǎn)錄，因此稱為基礎(chǔ)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(gè)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(dòng)子封閉的啟動(dòng)子復(fù)合物轉(zhuǎn)換為開放的啟動(dòng)子復(fù)合物RNA合成的起始啟動(dòng)子清