1、第二章第二章 真核基因組的包裝真核基因組的包裝 DNA線形線形 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)Histones（組蛋白）：（組蛋白）：H1，H2A，H2B，H3，H4Nonhistones（非組蛋白）：（非組蛋白）：1. 染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)染色質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)核小體模型核小體模型8 組蛋白分子（組蛋白分子（H2A+H2B+H3+H4）2核心：核心：147bp DNA:環(huán)繞核心環(huán)繞核心.（1）核小體的組成）核小體的組成DNA 螺旋螺旋組蛋白組蛋白: 四種顏色四種顏色 “串珠串珠”兩個核小體之間兩個核小體之間 53bp spacer DNA 和和 H1結(jié)合結(jié)合2. 染色質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)染色質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)（1） DNA核小體核小

2、體2nm2nm11nm直徑：直徑：（2） 核小體核小體11nm30nm直徑：直徑：6 個核小體一圈個核小體一圈.Solenoid（螺線管）（螺線管）Solenoid（螺線管）（螺線管）（3）螺線管）螺線管 染色質(zhì)纖維染色質(zhì)纖維30nm300nm直徑：直徑：300nm環(huán)形環(huán)形結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)域(4)染色質(zhì)纖維染色質(zhì)纖維染色體染色體形成染色體形成染色體臂臂.300nm700nm直徑：直徑：700nm300nm如何調(diào)控和表現(xiàn)如何調(diào)控和表現(xiàn) DNA的功能的功能?三、染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)域（三、染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)域（）間期細胞核中染色質(zhì)濃縮、間期細胞核中染色質(zhì)濃縮、染色深的部分染色深的部分基因失活；基因失活；缺乏基因；缺乏

3、基因；晚復制晚復制.功能：維持染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)功能：維持染色質(zhì)的結(jié)構(gòu).1.異染色質(zhì)（異染色質(zhì)（Heterochromatin）（1）結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)）結(jié)構(gòu)異染色質(zhì)（2）兼性異染色質(zhì)（兼性異染色質(zhì)（Facultative heterochromatin）在有些細胞的有些時段形成的異染色質(zhì)。在有些細胞的有些時段形成的異染色質(zhì)。包含的基因在細胞的特殊時段失去活性。包含的基因在細胞的特殊時段失去活性。在細胞中的永久性異染色質(zhì)。其在細胞中的永久性異染色質(zhì)。其DNA上基本上基本不含有基因不含有基因間期細胞核中染色質(zhì)松散、間期細胞核中染色質(zhì)松散、染色淺的部分染色淺的部分.2.常染色質(zhì)（常染色質(zhì)（Euchromati

4、n）活性基因；活性基因；早復制早復制.由直徑由直徑30 nm 的染色的染色質(zhì)纖維組成質(zhì)纖維組成（1）基質(zhì)結(jié)合區(qū)（）基質(zhì)結(jié)合區(qū)（MARs）富含富含AT序列的序列的DNA片段片段（2）結(jié)構(gòu)域（）結(jié)構(gòu)域（Structural domains）位于核基質(zhì)結(jié)合位點之間的位于核基質(zhì)結(jié)合位點之間的DNA環(huán)環(huán)又稱：支架結(jié)合區(qū)又稱：支架結(jié)合區(qū) （SARs）結(jié)構(gòu)域中對結(jié)構(gòu)域中對DNase I 敏感的部位敏感的部位含有更為松散和開放的組織形式含有更為松散和開放的組織形式 功能域被絕緣子分割功能域被絕緣子分割I(lǐng)nsulators）:12 kb 序列，是功能域的邊界。序列，是功能域的邊界。絕緣子序列絕緣子序列2）絕緣子

5、的兩個功能絕緣子的兩個功能: 克服位置效應（克服位置效應（ positional effect）;維持功能域的獨立性維持功能域的獨立性.位置效應（位置效應（positional effect）:當一個新基因被插入到染色體上后，其表達能當一個新基因被插入到染色體上后，其表達能力有變化。力有變化。因為基因所處的位置不同而改變其表型。因為基因所處的位置不同而改變其表型。絕緣子能修飾染色質(zhì)的包裝，從而建立一個功能域絕緣子能修飾染色質(zhì)的包裝，從而建立一個功能域絕緣子維持功絕緣子維持功能域的獨立性能域的獨立性 有些功能域具有基因座控制區(qū)（有些功能域具有基因座控制區(qū)（LCR）1）基因座控制區(qū)（）基因座控制區(qū)

6、（LCR)克服位置效應克服位置效應.激活位于功能域中的基因表達激活位于功能域中的基因表達.第二節(jié)第二節(jié) 染色質(zhì)重建（染色質(zhì)重建（Chromatin Remodeling）改變?nèi)旧|(zhì)的結(jié)構(gòu)，使改變?nèi)旧|(zhì)的結(jié)構(gòu)，使非組蛋白非組蛋白接近接近DNA.Richmond 模型模型在核小體上，在核小體上，組蛋白的尾巴組蛋白的尾巴并沒有被包裹并沒有被包裹到核小體內(nèi)部，而是伸出到核小體外面到核小體內(nèi)部，而是伸出到核小體外面一、染色質(zhì)修飾激活基因組一、染色質(zhì)修飾激活基因組1. 組蛋白修飾組蛋白修飾給位于核小體核心的組蛋白分子的給位于核小體核心的組蛋白分子的N端的端的賴氨酸上添加乙?；鶊F賴氨酸上添加乙?；鶊F. 組蛋

7、白乙酰轉(zhuǎn)移酶組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶 (HATs): 四膜蟲四膜蟲 : p55, 酵母酵母 : GCN5, 哺乳動物哺乳動物 : p300/CBP, 改變?nèi)旧|(zhì)的結(jié)構(gòu)。改變?nèi)旧|(zhì)的結(jié)構(gòu)。（1）組蛋白乙?；┙M蛋白乙酰化賴氨酸賴氨酸乙?；阴；鵋AT*HAT: histone acetyltransferase（組蛋白（組蛋白N端）端）“+”減少減少與與DNA結(jié)合松散結(jié)合松散基因激活基因激活 （2 2）組蛋白）組蛋白甲基化甲基化給位于核小體核心的給位于核小體核心的H3分子的分子的N端的第端的第4和第和第9位位的賴氨酸上添加甲基基團的賴氨酸上添加甲基基團賴氨酸賴氨酸精氨酸精氨酸甲基甲基methyltran

8、sferase基因失活基因失活（3）組蛋白磷酸化）組蛋白磷酸化磷酸根磷酸根絲氨酸絲氨酸組氨酸組氨酸Kinase的羥基的羥基增加增加 “-”與與DNA結(jié)合松散結(jié)合松散基因激活基因激活組蛋白組蛋白 H3 和和H1.（4）組蛋白泛素化（）組蛋白泛素化（Histone ubiquitination）對對 H2B 2. 核小體重建核小體重建指在基因組的一小段區(qū)域上的核小體的指在基因組的一小段區(qū)域上的核小體的修飾和位修飾和位置變化置變化。（2） 側(cè)滑或順式替換（側(cè)滑或順式替換（cis-displacement）需要能量。減小核小體與需要能量。減小核小體與DNA的相互作用的相互作用指核小體結(jié)構(gòu)的變化（不包括

9、位置）。指核小體結(jié)構(gòu)的變化（不包括位置）。 （1） 重建（重建（Remodeling）指核小體沿著指核小體沿著DNA的移動。的移動。 （3） 轉(zhuǎn)位或反式替換（轉(zhuǎn)位或反式替換（ trans-displacement）核小體被轉(zhuǎn)移到另一條核小體被轉(zhuǎn)移到另一條DNA上上, 或者轉(zhuǎn)到同一個或者轉(zhuǎn)到同一個DNA的非臨近位置。的非臨近位置。核小體重建復合體核小體重建復合體: Swi/Snf 核小體重建復合體核小體重建復合體: Swi/Snf 二、染色質(zhì)修飾沉默基因組二、染色質(zhì)修飾沉默基因組1. 組蛋白去乙?；M蛋白去乙酰化哺乳動物哺乳動物: HDAC1, HDAC2 酵母酵母 : Rpd3 組蛋白去乙?；?/p>

10、酶組蛋白去乙?；?(HDACs)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶甲基轉(zhuǎn)移酶: Dnmt1, Dnmt3a , Dnmt3b 2. DNA 甲基化甲基化C 5-mC 低等真核生物低等真核生物: 稀有稀有 脊椎動物脊椎動物 :10%, 5CG3 植物植物: 30%, 5CNG3 （1）維持甲基化）維持甲基化（2）重新甲基化）重新甲基化 在新的位置上進行甲基化在新的位置上進行甲基化 DNA復制以后，在新鏈復制以后，在新鏈上對應于母鏈的甲基化上對應于母鏈的甲基化位置上進行甲基化位置上進行甲基化 Dnmt1,Dnmt3a , Dnmt3bCpG 島不甲基化島不甲基化某種組織里正在表某種組織里正在表達的特異基因的達的特異基因的 CpG 島不甲基化島不甲基化 管家基因（管家基因（Housekeeping genes）:組織特異性基因組織特異性基因（4）基因組印記與）基因組印記與DNA甲基化甲基化基因組印記（基因組印記（Genomic imprinting）: 同源染色體上的一對等位基因中只有一個表同源染色體上的一對等位基因中只有一個表達，另一個被甲基化所沉默達，另一個被甲基化所沉默人類和小鼠至少有人類和小鼠至少有30個基因表現(xiàn)印記個基因表現(xiàn)印記有的基因來自于父本，有的來自于母本有的基因來自于父本，有的來自于母本人人11號染色體上的一對印記基因號染色體上的一對印記基因組蛋白組蛋白 H2A 被特殊組蛋白