組蛋白和玉米染色體中節(jié)功能的關(guān)系1第1頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月大綱一、前言二、利用細(xì)胞學(xué)分析CENH3蛋白的分佈三、CENH3蛋白結(jié)合基因序列在B染色體中節(jié)的特性四、CENH3蛋白影響中節(jié)專一性序列甲基化五、結(jié)論六、參考文獻(xiàn)2第2頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月3前言/qhsc/10/100917/第3頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月4/uploads/gloss/chromatid.jpg衛(wèi)星重複序列中節(jié)逆轉(zhuǎn)位子第4頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月5http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/BIOL2060/BIOL2060-18/1820.jpg中節(jié)專一組蛋白組蛋白和DNA纏繞形成核小體八隅體結(jié)構(gòu)CENH3聚集形成著絲點(diǎn)所需之蛋白決定中節(jié)在染色體的位置存在於有功能活性的染色體中節(jié)CENH3CENH3第5頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月6B染色體超數(shù)染色體在動(dòng)植物均有發(fā)現(xiàn)例，禾本科不具有與個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)的基因不會(huì)與A染色體配對(duì)第6頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月10

μm7玉米B染色體20+2B末端中節(jié)結(jié)構(gòu)較A染色體小一般有B染色體存在也不會(huì)影響植株外表型第7頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月8玉米B染色體中節(jié)序列(Jinetal.,2005)第8頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月9中節(jié)位置和功能DNA甲基化組蛋白修飾表觀遺傳機(jī)制調(diào)控CENH3蛋白作用中節(jié)DNA甲基化(Fuetal.,2012)第9頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月10利用細(xì)胞學(xué)分析CENH3蛋白的分佈第10頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月11已知CENH3蛋白存在於所有真核生物的中節(jié)探討CENH3蛋白在玉米B染色體上分布情形(Jinetal.,2005)細(xì)胞學(xué)免疫染色Fiber-FISH染色質(zhì)免疫沉澱分析(ChIP)第11頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月12免疫染色Fiber-FISH玉米癒傷組織間期細(xì)胞玉米CENH3抗體探針：CentC、CRM、ZmBs序列(Jinetal.,2004)(Klugetal.,2009.ConceptofGenetics,9thed.Pearson.)第12頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月13(Jinetal.,2004)CENH3CENH3CentCCentCCRMCRM玉米A染色體Fig.1.

CENH3蛋白會(huì)與中節(jié)專一序列結(jié)合但並非所有中節(jié)專一序列都會(huì)和CENH3結(jié)合第13頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月Fig.2.

14(Jinetal.,2005)CENH3ZmBsCENH3蛋白會(huì)與中節(jié)專一序列結(jié)合但並非所有中節(jié)專一序列都會(huì)和CENH3結(jié)合玉米B染色體ChIP分析三次獨(dú)立試驗(yàn)顯示ZmBs會(huì)與CENH3蛋白結(jié)合與CENH3抗體結(jié)合的DNA比例FISH免疫染色減數(shù)分裂中期I有絲分裂中期CentCZmBsCENH3抗體第14頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月15CENH3蛋白結(jié)合基因序列在B染色體中節(jié)的特性第15頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月Fig.3.16(Fuetal.,2012)染色體內(nèi)重組Dic-15大小sDic-15只有一個(gè)neocentromere恢復(fù)功能活性且可以經(jīng)減數(shù)分裂傳遞第16頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月17探討CENH3蛋白在中節(jié)的活性調(diào)控過程中扮演的角色(Zhangetal.,2013)sDic-15FISH探針：CentC、CRM、ZmBs序列第17頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月Fig.4.18(Zhangetal.,2013)CRM和ZmBs序列含量大量減少CentC序列的訊號(hào)亦微弱的偵測(cè)不到neocentromere序列結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大改變第18頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月19sDic-15neocentromere一段與CENH3蛋白緊密結(jié)合的723kb基因組序列轉(zhuǎn)位子重複序列6個(gè)蛋白編碼基因玉米No.9染色體有共線性兩個(gè)含量顯著較高的motifsDNAmotifs分析(Zhangetal.,2013)ChIP分析motifs-1motifs-2第19頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月motifs-1motifs-2與目前序列編碼已知的玉米第2、5、9對(duì)染色體中節(jié)區(qū)域進(jìn)行比對(duì)推測(cè)在正常中節(jié)也有大量分佈20(Zhangetal.,2013)Fig.5.和玉米第9對(duì)染色體中節(jié)序列高度相似玉米第2、5對(duì)染色體中節(jié)上也含有大量的這兩個(gè)motifsNO.9染色體NO.2染色體NO.5染色體推測(cè)中節(jié)序列範(fàn)圍推測(cè)中節(jié)序列範(fàn)圍推測(cè)中節(jié)序列範(fàn)圍同源序列範(fàn)圍Motifs-1Motifs-1Motifs-1Motifs-2Motifs-2Motifs-2第20頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月21motifs-1motifs-2CentCCRM序列彼此不同可能是與中節(jié)形成有關(guān)的新特殊序列推測(cè)當(dāng)一個(gè)中節(jié)斷裂或融合時(shí)可以聚集CENH3蛋白，完成neocentromere(Zhangetal.,2013)第21頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月22CENH3蛋白影響中節(jié)專一性序列甲基化第22頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月23DNA甲基化和neocentromere生成位置的標(biāo)記有關(guān)與CENH3蛋白結(jié)合，也有CentC、CRM及ZmBs序列分佈有功能活性的B染色體中節(jié)約700kb的區(qū)段(Kooetal.,2013)探討此區(qū)段的DNA甲基化和CENH3蛋白之間的關(guān)連性Fiber-FISH探針：5mC5’甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5mC)第23頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月Fig.6.24(Kooetal.,2013)高甲基化發(fā)生ZmBs序列區(qū)域有明顯訊號(hào)CentC和CRM序列區(qū)域訊號(hào)零星分布低甲基化狀態(tài)ZmBsZmBsZmBs5mC5mCCentC-CRMCentC-CRM5mCZmBsCentC-CRM第24頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月25中節(jié)異染色質(zhì)區(qū)序列多為超甲基化狀態(tài)中節(jié)常染色質(zhì)區(qū)序列低甲基化幫助間期染色質(zhì)解離有助於CENH3蛋白的合成與累積(Kooetal.,2013)第25頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月Fig.7.26(Kooetal.,2013)ZmBs甲基化程度較高CentC和CRM序列不易被甲基化幫助CENH3蛋白生合成累積分佈在特定區(qū)域CentC、CRM甲基化程度變高CENH3蛋白可能有保護(hù)具活性中節(jié)的CentC和CRM序列不與DNA甲基轉(zhuǎn)移酶作用的效果正常不活化第26頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月27(Zhangetal.,2013)探討DNA甲基化作用在neocentromere形成過程中所扮演的角色緊密結(jié)合CENH3蛋白的序列玉米第2、5、9對(duì)染色體中節(jié)區(qū)域序列及隨機(jī)挑選的玉米基因體組片段亞硫酸鹽定序分析Fig.8.CHH甲基化程度Total甲基化程度CHG甲基化程度225599CG甲基化程度225599此時(shí)neocentromere已經(jīng)形成CENH3蛋白DNA序列甲基化程度跟玉米第2、5、9對(duì)染色體中節(jié)都非常相似且高於隨機(jī)挑選的玉米基因體組片段高度DNA甲基化會(huì)影響形成neocentromere區(qū)域的基因轉(zhuǎn)錄反應(yīng)，並且可以吸引CENH3蛋白的聚集第27頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月28結(jié)論第28頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月29CENH3蛋白促使中節(jié)產(chǎn)生活性形成著絲點(diǎn)適合被應(yīng)用在中節(jié)的相關(guān)研究motifs-1motifs-2聚集CENH3蛋白形成neocentromere也大量存在於其他染色體中節(jié)內(nèi)CENH3蛋白不是只對(duì)單一中節(jié)有功能保護(hù)中節(jié)CentC和CRM序列不被甲基轉(zhuǎn)移酶甲基化其高度的DNA甲基化也可以促進(jìn)形成新中節(jié)的基因轉(zhuǎn)錄吸引其他CENH3蛋白聚集中節(jié)的功能主要與CENH3蛋白的作用和中節(jié)DNA甲基化的程度有關(guān)第29頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月參考文獻(xiàn)Fu,S.,Z.Gao,J.Birchler,andF.Han.2012.Dicentricchromosome

formationand epigeneticsofcentromereformationinplants.J.Genet.Genomics39:125-130.Han,F.,Z.Gao,andJ.A.Birchler.2009.Reactivationofaninactivecentromerereveals

epigeneticandstructuralcomponentsforcentromerespecificationinmaize.Plant Cell21:1929-1939.Jin,W.,J.R.Melo,K.Nagaki,P.B.Talbert,S.Henikoff,R.K.Dawe,andJ.Jiang.2004. Maize

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Z.Gao,X.Wang, andF.Han.2013.Formationofafunctionalmaize

centromereafterlossof

centromericsequencesandgainofectopic

sequences.PlantCell25:1979-1989.30第30頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月31Thanks第31頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月DNA甲基化在甲基轉(zhuǎn)移酶的催化下，DNA的CG兩個(gè)核苷酸的胞嘧啶被選擇性地添加甲基，形成5－甲基胞嘧啶，這常見於基因的5'-CG-3'序列。大多數(shù)脊椎動(dòng)物基因組DNA都有少量的甲基化胞嘧啶，主要集中在基因5'端的非編碼區(qū)，並成簇存在。甲基化位點(diǎn)可隨DNA的複製而遺傳，因?yàn)镈NA複製後，甲基化酶可將新合成的未甲基化的位點(diǎn)進(jìn)行甲基化。DNA的甲基化可引起基因的失活。DNA甲基化主要形成5－甲基胞嘧啶（5-mC）和少量的N6-甲基嘌呤（N6-mA）及7－甲基鳥嘌呤（7-mG）[1]32第32頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月染色質(zhì)免疫沉澱ChIP

被用來研究細(xì)胞內(nèi)DNA與蛋白質(zhì)相互作用，具體來說就是確定特定蛋白是否結(jié)合特定基因組區(qū)域細(xì)胞裂解液