第35章DNA重组

1、2022-5-51基因重组基因重组Chapter35 DNAChapter35 DNA的重组的重组Genetic recombinationGenetic recombination2022-5-52 DNA DNA重组的几种类型及其主要特点重组的几种类型及其主要特点 了解了解HollidayHolliday模型模型 细菌基因转移的几种方式细菌基因转移的几种方式 转座重组及其生物学意义转座重组及其生物学意义2022-5-53DNADNA重组重组（、 genetic recombinationgenetic recombination gene rearrangenmentgene rearra

2、ngenment） DNADNA分子内或分子间遗传信息的重新组合分子内或分子间遗传信息的重新组合 DNA DNA片段在细胞内、细胞间，甚至在不同物种之间进行片段在细胞内、细胞间，甚至在不同物种之间进行交换，交换后的片段仍然具有复制和表达的功能交换，交换后的片段仍然具有复制和表达的功能 意义：迅速增加群体遗传多样性、区分有利、不利突变、意义：迅速增加群体遗传多样性、区分有利、不利突变、 通过优化组合积累有意义的遗传信息通过优化组合积累有意义的遗传信息 参与许多重要的生物学过程参与许多重要的生物学过程 （438438页）页） 自然界自然界基因转移、重组：基因转移、重组：基因变异、物种进化的基础基因

3、变异、物种进化的基础繁殖、病毒感染、基因表达、癌基因激活等过程中起重要的作用繁殖、病毒感染、基因表达、癌基因激活等过程中起重要的作用2022-5-54一、一、DNADNA的重组的分类的重组的分类 同源重组（同源重组（homologous recombinationhomologous recombination） 特异位点重组（特异位点重组（site-specific site-specific ） 转座重组（转座重组（transpositional transpositional ）2022-5-55二、同源重组二、同源重组 两条同源区的两条同源区的DNADNA分子，通过配对、链的断裂和再连

4、接分子，通过配对、链的断裂和再连接 产生片段交换（产生片段交换（crossing overcrossing over）的过程）的过程 一般性重组（一般性重组（general recombinationgeneral recombination）两个染色体或两个染色体或DNADNA分子分子相互交换对等部分相互交换对等部分的过程的过程 双倍体真核生物：双倍体真核生物：减数分裂，非姐妹染色单体交换相对应减数分裂，非姐妹染色单体交换相对应的区域，产生的单倍体配子包含父母本两方的遗传信息的区域，产生的单倍体配子包含父母本两方的遗传信息 2022-5-562022-5-572022-5-58（一）（一）H

5、ollidayHolliday模型模型 遗传重组的分子基础遗传重组的分子基础1 1、Holliday Holliday 结构结构 4 4条单链形成条单链形成HollidayHolliday结构结构 2 2、关键步骤、关键步骤 1 1）两个同源染色体）两个同源染色体DNADNA排列整齐排列整齐 2 2）DNADNA的一条链切断并与另一个的一条链切断并与另一个DNADNA对对 应的链连接应的链连接3 3）通过分支移动产生异源双链）通过分支移动产生异源双链DNA DNA 4 4）HollidayHolliday中间体切开并修复，形成两中间体切开并修复，形成两 个双链重组体个双链重组体DNA DNA

6、2022-5-592022-5-5102022-5-511Holliday中间体2022-5-512Meselson M Radding CMeselson M Radding C修正修正双链断裂启动重组双链断裂启动重组启动减数分裂启动减数分裂 2022-5-5133 3、功能：、功能： 1 1）维持种群的遗传多样性）维持种群的遗传多样性 2 2）有助于）有助于DNADNA的损伤修复的损伤修复 3 3）真核生物减数分裂中染色体正确分离到子细胞）真核生物减数分裂中染色体正确分离到子细胞2022-5-514( (二二) ) 细菌的基因转移与重组细菌的基因转移与重组 1 1、结合作用、结合作用con

7、jugationconjugation结合作用：结合作用：质粒质粒DNADNA从一个细胞（细菌）转移至另一个细胞从一个细胞（细菌）转移至另一个细胞 致育因子（致育因子（F F因子）因子）通过结合作用由通过结合作用由F F+ +细胞向细胞向F F- -细胞转移，细胞转移，F F质粒约质粒约1/31/3的基因与转移有关，的基因与转移有关，traStraS和和traTtraT基因编码表面排斥蛋白，阻止基因编码表面排斥蛋白，阻止F F+ +细胞细胞之间的转移，之间的转移，F F+ +细胞的性菌毛与细胞的性菌毛与F F- -细胞结合后收缩，使二者靠近，细胞结合后收缩，使二者靠近，TraDTraD蛋蛋白构

8、成转移的通道，在白构成转移的通道，在TraITraI在在TraYTraY的帮助下结合到转移起点的帮助下结合到转移起点oriToriT上，切上，切开一条链，使其开一条链，使其5 5端进入受体细胞，并合成其互补链，使端进入受体细胞，并合成其互补链，使F F- -细胞转化为细胞转化为F F+ +细胞，给体细胞中的单链也可以合成互补链。细胞，给体细胞中的单链也可以合成互补链。2022-5-515 当细胞与细胞、或细菌通过菌毛相互接触时，质粒当细胞与细胞、或细菌通过菌毛相互接触时，质粒DNADNA从一个细胞（细菌）转移至另一细胞（细菌）的从一个细胞（细菌）转移至另一细胞（细菌）的DNADNA转移称为转移

9、称为2022-5-5162022-5-5172022-5-518 在细菌基因转移的不同在细菌基因转移的不同时间将配对细胞分开，可以时间将配对细胞分开，可以确定基因在染色体上的位置。确定基因在染色体上的位置。F F质粒质粒DNADNA可以通过重组整合可以通过重组整合到受体的染色体中，使受体到受体的染色体中，使受体菌成为高频重组（菌成为高频重组（Hrf)Hrf)菌株，菌株，若若F F质粒的质粒的DNADNA未能完整地进未能完整地进入受体菌，则受体菌不能转入受体菌，则受体菌不能转化为化为F F+ +, F, F质粒的质粒的DNADNA可以被可以被切割出来，有时可携带宿主切割出来，有时可携带宿主菌的染

10、色体菌的染色体DNADNA，称作，称作F F因子，因子， F F因子携带的基因可在受体因子携带的基因可在受体菌表达。菌表达。2022-5-519大肠杆菌染色体大肠杆菌染色体的基因图的基因图自然条件下感受态的形成自然条件下感受态的形成需要需要1010多种蛋白质参与多种蛋白质参与 通过自动获取或人为地供给外通过自动获取或人为地供给外源源DNADNA，使细胞或培养的受体细胞获，使细胞或培养的受体细胞获得新的遗传表型的过程得新的遗传表型的过程转化转化2 2、转化、转化 transformationtransformation实验室：实验室：高浓度的高浓度的CaCa2+2+处理使细处理使细菌形成感受态菌

11、形成感受态2022-5-520分离DNA SH 型肺炎双球菌 RH 型肺炎双球菌2022-5-521普遍性转导：普遍性转导：宿主菌任意部位的基因取代噬菌体宿主菌任意部位的基因取代噬菌体DNADNA的一的一 部分转入受体菌部分转入受体菌3 3、转导作用、转导作用 transductiontransduction通过噬菌体将细菌基因从供体菌转移到受体菌通过噬菌体将细菌基因从供体菌转移到受体菌限制性转导：限制性转导：宿主整合部位的宿主整合部位的DNADNA取代噬菌体的部分取代噬菌体的部分 DNADNA 进入受体菌的基因与染色体重组进入受体菌的基因与染色体重组2022-5-522噬菌体的噬菌体的基因重

12、组基因重组2022-5-523 当病毒从被感染的细胞（供体）释放出来，再次感当病毒从被感染的细胞（供体）释放出来，再次感染另一细胞（受体）时，发生在供体细胞与受体细胞之染另一细胞（受体）时，发生在供体细胞与受体细胞之间的间的DNADNA转移及基因重组转移及基因重组2022-5-5242022-5-5252022-5-5264 4、细胞融合、细胞融合细胞质膜融合导致基因转移、重组细胞质膜融合导致基因转移、重组实验室：实验室：溶菌酶除细菌细胞壁，人工促使溶菌酶除细菌细胞壁，人工促使原生质体融合原生质体融合，引，引 起广泛的重组。起广泛的重组。2022-5-527RecARecA蛋白：蛋白：多功能蛋

13、白多功能蛋白1.NTP1.NTP酶活性：酶活性：存在单链存在单链DNADNA时，时， RecARecA具水解具水解ATP/dATPATP/dATP活性，促活性，促 进联会进联会2.2.单链单链DNADNA结合活性：结合活性：RecARecA蛋白与单链蛋白与单链DNADNA形成丝状复合物，使形成丝状复合物，使 其免受核酸酶攻击其免受核酸酶攻击3.DNA3.DNA解旋活性：解旋活性：单链切口处解开双螺旋单链切口处解开双螺旋4. 4. DNADNA分子间联会分子间联会: :部分单链部分单链DNADNA区区( (三三) ) 重组有关的酶重组有关的酶 2022-5-528溶解酶溶解酶（Resolvase

14、Resolvase）活性活性断裂断裂HollidayHolliday结构的交联桥，完成重组结构的交联桥，完成重组RecBCDRecBCD：2022-5-529依赖依赖RecBCDRecBCD起始的重组模型起始的重组模型: : RecBCD RecBCD有依赖有依赖ATPATP的核的核酸外切酶、核酸内切酶和解酸外切酶、核酸内切酶和解螺旋酶活性，当螺旋酶活性，当DNADNA断裂时，断裂时，它结合在其游离端，使其解它结合在其游离端，使其解旋并降解，直至酶移动到旋并降解，直至酶移动到chichi位点（位点（GCTGGTGG)GCTGGTGG)，在其，在其3 3侧侧4-64-6核苷酸处将链切断，核苷酸处

15、将链切断，产生产生3 3游离单链，随后单游离单链，随后单链与链与RecARecA结合，开始同源区结合，开始同源区重组。重组。2022-5-530RecARecA蛋白的丝状聚合体蛋白的丝状聚合体与与DNADNA的相互作用的相互作用RecARecA蛋白的带状图解蛋白的带状图解 RecA RecA蛋白的丝状聚合体，每一蛋白的丝状聚合体，每一圈螺旋由圈螺旋由6 6个个RecARecA蛋白单体构成，蛋白单体构成，其中一个单体由红色标出。其中一个单体由红色标出。2022-5-531RecARecA蛋白引蛋白引起起DNADNA同源同源重组的模型重组的模型2022-5-532 在大肠杆菌中由在大肠杆菌中由Ru

16、vA,RuvBRuvA,RuvB和和RuvCRuvC蛋白参与的蛋白参与的同源重组。同源重组。 （a a） RuvARuvA四聚体的图解。四个亚基形成的四聚体的图解。四个亚基形成的结构像四个花瓣的花。结构像四个花瓣的花。 （b b） RuvA/RuvBRuvA/RuvB的作用：的作用： （左）（左）RuvARuvA四聚体结合到四聚体结合到HollidayHolliday位点；位点； （中）（中）RuvBRuvB六聚体结合到杂合双螺旋的两对六聚体结合到杂合双螺旋的两对面，面，DNADNA穿过其中心，穿过其中心， RuvBRuvB六聚体的作用像马达，六聚体的作用像马达，促进超螺旋分叉点通过复合体移动

17、。促进超螺旋分叉点通过复合体移动。 （右）（右）RuvCRuvC结合到结合到HollidayHolliday位点，由其核酸位点，由其核酸酶活性切断核酸链，切割位点由剪切体辨认。酶活性切断核酸链，切割位点由剪切体辨认。 （c c） RuvARuvA四聚体的电荷分布，蓝色表示正四聚体的电荷分布，蓝色表示正电荷，红色表示负电荷，注意正电荷位于四聚体电荷，红色表示负电荷，注意正电荷位于四聚体的表面，有四个负电荷区域位于其中心。的表面，有四个负电荷区域位于其中心。 （d d） 假设的假设的RuvARuvA四聚体与四聚体与HollidayHolliday位点结位点结合的结构模型。合的结构模型。2022-5

18、-533三、特异位点重组三、特异位点重组 原核生物中，有时基因重组依赖于原核生物中，有时基因重组依赖于小范围的同源序列的联会，重组只限于小范围的同源序列的联会，重组只限于该小范围内，只涉及特定位点的同源区，该小范围内，只涉及特定位点的同源区，这类重组称作这类重组称作 由整合酶催化，在两个由整合酶催化，在两个DNADNA序列的特序列的特异位点间发生的整合异位点间发生的整合2022-5-5341 1、噬菌体噬菌体DNADNA的整合与切除的整合与切除 噬菌体的整合酶识别噬菌体噬菌体的整合酶识别噬菌体DNADNA和宿主染和宿主染色体的特异靶位点，而后发生的选择性整合色体的特异靶位点，而后发生的选择性整

19、合2022-5-535 通过通过attPattP和和attBattB间的相互重组，环状的噬菌体间的相互重组，环状的噬菌体DNADNA转换为整合的原噬转换为整合的原噬菌体，原噬菌体通过菌体，原噬菌体通过attLattL和和attRattR间的相互重组而切除间的相互重组而切除2022-5-5362 2、细菌的特异位点重组、细菌的特异位点重组沙门氏菌两种鞭毛沙门氏菌两种鞭毛蛋白表达的调控蛋白表达的调控2022-5-5373 3、免疫球蛋白基因的重组、免疫球蛋白基因的重组IgGIgG的分子结构的分子结构2022-5-538（1）（2）（3）（4）（5）2022-5-539重组位点有重组位点有7 7和和

20、9nt9nt的信号序列的信号序列, ,中间间隔中间间隔1212或或23bp23bp。2022-5-540免疫球蛋白基因重组的模型免疫球蛋白基因重组的模型重组酶（重组酶（RAC1/RAC2)RAC1/RAC2)复合体与重组信号复合体与重组信号序列结合序列结合复合体使编码序列与重复合体使编码序列与重组信号序列之间的双连组信号序列之间的双连断裂，编码序列的末端断裂，编码序列的末端形成发夹结构。形成发夹结构。重组信重组信号序列号序列结合形结合形成环状成环状结构。结构。编码序列连接前经过加编码序列连接前经过加工，连接位点不十分确工，连接位点不十分确定，增加了免疫球蛋白定，增加了免疫球蛋白的多样性。的多样

21、性。DNADNA依赖性依赖性蛋白激酶蛋白激酶(DNA-PK)(DNA-PK)和和DNADNA连接连接酶参与了酶参与了加工和连加工和连接过程。接过程。9 9碱基序碱基序列列7 7碱基序列碱基序列2022-5-541在不同的核苷酸位点重组可以在不同的核苷酸位点重组可以生成不同的蛋白质生成不同的蛋白质2022-5-542四、转座重组四、转座重组（transpositiontransposition） McClintockMcClintock的重要发现的重要发现2022-5-5431950，麦克林托克，玉米籽粒颜色遗传，存在着一种转座因，麦克林托克，玉米籽粒颜色遗传，存在着一种转座因子（子（trans

22、posable elements）控制籽粒颜色，这些因子可在染）控制籽粒颜色，这些因子可在染色体上移动，控制着某些基因表达色体上移动，控制着某些基因表达70年代，夏皮罗（年代，夏皮罗（Shapiro），），E. coli乳糖操纵子突变株，进乳糖操纵子突变株，进行杂交分析，确认转座子的存在。行杂交分析，确认转座子的存在。 存在于染色体存在于染色体DNA上可自主复制和位移的基本单位称为上可自主复制和位移的基本单位称为转座子转座子2022-5-544 大多数基因在基因组内的位置是固定的大多数基因在基因组内的位置是固定的 有些基因可以从一个位置移动到另一位置有些基因可以从一个位置移动到另一位置 可移动

23、的可移动的 DNA序列包括插入序列和转座子序列包括插入序列和转座子由插入序列和转座子介导的基因移位或重排称为由插入序列和转座子介导的基因移位或重排称为2022-5-545转座子移位：转座子移位：导致导致DNADNA链的断裂链的断裂/ /重接重接 oror某些基因启动某些基因启动/ /关闭。关闭。引起：引起：a.a.插入突变；插入突变； b.b.产生新的基因；产生新的基因； c.c.染色体畸变；染色体畸变； d.d.生物进化，遗传效应。生物进化，遗传效应。转座子：转座子：原、真核细胞原、真核细胞 与同源染色体重组相比，转座子作用频率低得多，与同源染色体重组相比，转座子作用频率低得多，构建突变构建

24、突变体体有重要意义有重要意义 2022-5-546 插入序列转座插入序列转座插入序列（插入序列（insertion sequencesinsertion sequences，ISIS）：）：7507501500bp1500bp反向重复序列反向重复序列：9 941bp41bp，位于两侧，位于两侧转座酶编码基因转座酶编码基因：产物引起转座，位于中间：产物引起转座，位于中间正向重复序列正向重复序列：4 412bp12bp，位于反向重复序列外侧，位于反向重复序列外侧 插入序列特有插入序列特有组成：组成：转座酶基因2022-5-547保守性转座：保守性转座：从原位迁至新位从原位迁至新位复制性转座：复制性

25、转座：插入序列复制后，一个复制本迁到新插入序列复制后，一个复制本迁到新 位，另一个保留在原位位，另一个保留在原位方式方式2022-5-5482022-5-5492022-5-550 转座子转座转座子转座转座子（转座子（transposonstransposons）：）：可从一个染色体位点转移到另一位点的分散重复序列可从一个染色体位点转移到另一位点的分散重复序列组成组成N 反向重复序列反向重复序列N 转座酶基因转座酶基因N 特殊基因：如抗生素抗性基因等特殊基因：如抗生素抗性基因等转座酶基因特殊基因2022-5-551 转座子具有转座子具有反向末端重复序列反向末端重复序列以及在靶部位两侧产生的以及

26、在靶部位两侧产生的同向重复序列同向重复序列。在该例中靶序列为在该例中靶序列为5bp5bp，转座子末端由，转座子末端由9bp9bp反向重复序列组成，数字反向重复序列组成，数字1-91-9指序列指序列重复碱基对。重复碱基对。* *两侧正向重复两侧正向重复* * *末端反向重复末端反向重复*( (一一) ) 细菌的转座因子细菌的转座因子1.1.插入因子插入因子2022-5-5522.2.组合型转座子组合型转座子：两个插入序列两个插入序列之间夹着一段序列之间夹着一段序列（如抗性基（如抗性基因）。两个插入序列可以同向或因）。两个插入序列可以同向或反向排列，有时均有转座活性，反向排列，有时均有转座活性，有

27、时只有一个有转座活性。有时只有一个有转座活性。3.3.复合型转座子：复合型转座子：插入序列被转座酶基因取代插入序列被转座酶基因取代，图示为，图示为Tn3(TnATn3(TnA家族）的结构。两端为家族）的结构。两端为38bp38bp的反向重复，其两侧为的反向重复，其两侧为5bp5bp的靶序列，的靶序列，tnpAtnpA编码转座酶，编码转座酶，tnpRtnpR编码的蛋白质可以作为解离酶（使转座编码的蛋白质可以作为解离酶（使转座子与受体子与受体DNADNA形成的共整合体重组和解离），也可以作为阻遏蛋形成的共整合体重组和解离），也可以作为阻遏蛋白调节白调节tnpAtnpA和和tnpRtnpR两个基因的

28、表达，两个基因的表达，resres为解离的控制位点，为解离的控制位点，TnpRTnpR蛋白结合于其上发挥调控作用。蛋白结合于其上发挥调控作用。2022-5-5534.4.转座的方式转座的方式转座子可用不同的方式转座，转座子可用不同的方式转座，转座因子插入基因后可使转座因子插入基因后可使基因失活基因失活，也可引起染色体的也可引起染色体的断裂、重复、缺断裂、重复、缺失、倒位、易位失、倒位、易位等变化。等变化。两个两个IS10IS10组件构成一个复合转座组件构成一个复合转座子，它能使位于他们之间的任何子，它能使位于他们之间的任何DNADNA易位。当易位。当Tn10Tn10是一个小的圆形是一个小的圆形

29、分子的一部分时，分子的一部分时，IS10IS10重复序列重复序列可转座至环状分子的任一侧。可转座至环状分子的任一侧。2022-5-554 插入序列使靶序列插入序列使靶序列的数量增加，在插入序的数量增加，在插入序列两侧各有一个。列两侧各有一个。2022-5-555复制转座复制转座作用产生了转座作用产生了转座子的一个拷贝，它插入到一个子的一个拷贝，它插入到一个接受位点。给予位点保持不变，接受位点。给予位点保持不变，给予者和接受者都有转座子的给予者和接受者都有转座子的一个拷贝。一个拷贝。 2022-5-556 非复制转座非复制转座作用在未被作用在未被修复的情况下，可能造成修复的情况下，可能造成致致死

30、突变死突变。2022-5-557 保守的转座保守的转座作用不造作用不造成核苷酸的丢失，如成核苷酸的丢失，如噬噬菌体的整合和切除菌体的整合和切除。2022-5-558 转座子引起转座子引起DNADNA的重的重排，正向重复序列的重排，正向重复序列的重组引起其间序列的切除组引起其间序列的切除或插入。或插入。2022-5-559 反向重复序列的重反向重复序列的重组能引起其间序列反向组能引起其间序列反向排列。排列。2022-5-560 转座作用可引起给体和受体转座作用可引起给体和受体的整合或分割，并可引起转座子的整合或分割，并可引起转座子拷贝数的增加拷贝数的增加2022-5-561( (二二) ) 真核

31、生物的转座因子真核生物的转座因子 原核生物的转座酶原核生物的转座酶主要作用于产生它的转座因子，表现出主要作用于产生它的转座因子，表现出顺式显性顺式显性。真核生物的转座酶可以作用于任何末端具有该酶所真核生物的转座酶可以作用于任何末端具有该酶所识别的反向重复顺序的识别的反向重复顺序的DNADNA, ,使其转移到相应的靶位点。使其转移到相应的靶位点。 在玉米的在玉米的激活激活- -解离系统解离系统（activator-dissociation activator-dissociation system, Ac-Ds)system, Ac-Ds)中，中，AcAc编码转座酶编码转座酶( (自主因子自主因

32、子) )，DsDs（非自主因（非自主因子）是子）是AcAc不同程度的缺失中间序列形成的，无转座酶活性，但不同程度的缺失中间序列形成的，无转座酶活性，但随随AcAc转座后可抑制邻近基因的表达。转座后可抑制邻近基因的表达。 在玉米的在玉米的抑制抑制- -促进促进- -增变增变系统（系统（suppressor-promotor-suppressor-promotor-mutator,Smp)mutator,Smp)中中,Smp,Smp和和EnEn（增强子）序列相似，均为自主因子，（增强子）序列相似，均为自主因子，与其对应的非自主因子与其对应的非自主因子dSmpdSmp为有缺陷的为有缺陷的SmpSmp

33、因子，转座后，若因子，转座后，若SmpSmp插入靶基因附近的合适部位，可以促进靶位点基因的表达，插入靶基因附近的合适部位，可以促进靶位点基因的表达，若若SmpSmp插入外显子，可抑制基因的表达。插入外显子，可抑制基因的表达。2022-5-5622022-5-563玉米的控制元件形成转座子的不同家族，每个家玉米的控制元件形成转座子的不同家族，每个家族均有族均有自主和非自主自主和非自主成员。成员。2022-5-564P P品系的果蝇含有品系的果蝇含有40-5040-50个个P P因子因子（一种转座子），（一种转座子）， P P因子的因子的mRNAmRNA前体含有前体含有3 3个个内含子，若内含子，

34、若P P品系雄性与品系雄性与M M品系雌性交配，子一代的品系雌性交配，子一代的体细胞体细胞mRNAmRNA前体加工时保前体加工时保留了第留了第3 3个内含子，合成阻个内含子，合成阻遏蛋白，不发生转座，性遏蛋白，不发生转座，性细胞细胞mRNAmRNA前体加工时切除前体加工时切除了全部了全部3 3个内含子，活跃的个内含子，活跃的转座使性细胞失去功能。转座使性细胞失去功能。P P雄性或雄性或M M雄性与雄性与P P雌性交配雌性交配时，由于雌性的卵细胞质时，由于雌性的卵细胞质中存在抑制中存在抑制P P因子转座酶活因子转座酶活性的蛋白质，子代的生殖性的蛋白质，子代的生殖功能正常。功能正常。2022-5-

35、565四、真核生物基因表达的转录前调控四、真核生物基因表达的转录前调控 1.1.染色体丢失染色体丢失: :如四膜虫的大核为营养核，由小核发育而来，如四膜虫的大核为营养核，由小核发育而来，约约10%10%的的DNADNA在发育过程中被丢失。在发育过程中被丢失。 2.2.基因扩增：基因扩增：如非洲爪蟾卵母细胞的如非洲爪蟾卵母细胞的rDNArDNA可以大量扩增，可以大量扩增，形成形成10001000个以上的核仁。个以上的核仁。 3.3.基因重排基因重排: :重排可以使表达的基因发生切换，也可以产生重排可以使表达的基因发生切换，也可以产生新的基因。新的基因。 4.4.组蛋白的乙酰化和去乙酰化：组蛋白的

36、乙酰化和去乙酰化：组蛋白的乙酰化和基因表组蛋白的乙酰化和基因表达的状态相关。组蛋白达的状态相关。组蛋白H4H4的乙酰化不足的乙酰化不足(underacetylation)(underacetylation)是是雌性哺乳动物一条雌性哺乳动物一条X X染色体失活的原因之一。去乙酰化和基因活染色体失活的原因之一。去乙酰化和基因活性的阻遏有关。性的阻遏有关。 5.5.染色体染色体DNADNA的修饰和异染色质化：的修饰和异染色质化：DNADNA的甲基化可以使其的甲基化可以使其失去转录活性，高度甲基化的失去转录活性，高度甲基化的DNADNA可以形成高度压缩的异染色质，可以形成高度压缩的异染色质，异染色质的

37、基因无转录活性。异染色质的基因无转录活性。2022-5-5666.6.染色质结构改变模型染色质结构改变模型- -组蛋白置换组蛋白置换 占先模型占先模型(pre-emptive model)(pre-emptive model)：决定的因素是转录因子和组决定的因素是转录因子和组蛋白谁先占据调控位点。蛋白谁先占据调控位点。DNADNA复制时，组蛋白复制时，组蛋白8 8聚体解离，转录因聚体解离，转录因子乘机结合到调控位点上，一直持续到下一个复制周期，抑制了子乘机结合到调控位点上，一直持续到下一个复制周期，抑制了组蛋白和组蛋白和DNADNA的结合。的结合。 例例1 1：当：当5S rRNA5S rRN

38、A基因与组蛋白结合时基因与组蛋白结合时TFATFA不能激活此基因。而不能激活此基因。而TFATFA可与可与游离的游离的5S rRNA5S rRNA基因结合，再加入组蛋白不能使此基因失活。基因结合，再加入组蛋白不能使此基因失活。 例例2 2：含腺病毒启动子的质粒能被：含腺病毒启动子的质粒能被TFDTFD结合，再被结合，再被RNA polRNA pol转录，如先加转录，如先加入组蛋白，则不起始转录，如先加入入组蛋白，则不起始转录，如先加入TFDTFD则形成的染色质中，模板仍转录。则形成的染色质中，模板仍转录。 动态模型动态模型(dynamic model)(dynamic model) ：组蛋白置

39、换需输入能量。一些：组蛋白置换需输入能量。一些转录因子结合转录因子结合DNADNA时可裂解核小体，或建立一个可产生核小体定位时可裂解核小体，或建立一个可产生核小体定位结合位点的边界。如果蝇结合位点的边界。如果蝇Hsp70Hsp70启动子上的核小体在体外实行重建。启动子上的核小体在体外实行重建。GAGA(GAGA(细胞核结合蛋白细胞核结合蛋白) )转录因子与启动子中转录因子与启动子中4 4个富含个富含(CT)n(CT)n位点结位点结合，破坏了核小体，形成一高敏感区，而且导致邻接的核小体重合，破坏了核小体，形成一高敏感区，而且导致邻接的核小体重排，这样它们就优先插入到随机位点。核小体打开的过程是需

40、要排，这样它们就优先插入到随机位点。核小体打开的过程是需要水解水解ATPATP的耗能过程。的耗能过程。2022-5-5677.7.细胞周期的调控细胞周期的调控 最关键的是两个蛋白质家族：最关键的是两个蛋白质家族：周期素（周期素（cyclin)cyclin)家族和依赖家族和依赖周期素的周期素的蛋白激酶蛋白激酶（cyclin-depending protein kinase, CDK)cyclin-depending protein kinase, CDK)家家族族, ,目前发现的周期素有目前发现的周期素有1010种以上，用字母种以上，用字母A,B,CA,B,C等表示，等表示， CDKCDK有有8

41、 8种以上，用种以上，用CDK1CDK1，CDK2CDK2，CDK3CDK3等表示。周期素等表示。周期素AD, CDK2,CDK4AD, CDK2,CDK4的的合合成受转录因子成受转录因子E2FE2F的调节的调节，共同，共同控制控制G1G1期向期向S S期的转化期的转化，周期素，周期素A A、B B与与CDK2CDK2的结合对有丝分裂的启动是必要的。的结合对有丝分裂的启动是必要的。 新合成的促细胞分裂周期素与新合成的促细胞分裂周期素与CDKCDK结合，形成结合，形成促促M M期因子期因子(M-(M-phase promoting factor, MPF)phase promoting factor, MPF)，活化的，活化的CDKCDK使自身的使自身的Y15Y15和和T