第三节染色质水平调控

第三节染色质水平调控莱昂假说（Lyonhypothesiis）（1）巴尔小体是一个失活的X染色体，失活的过程就称为莱昂化（lyonization）；（2）在哺乳动物中，雌性个体细胞中的两个X

染色体中有一个X染色体在受精后的第16

天（受精卵增殖到5000-6000，植入子宫壁时）失活；（3）两条X染色体中哪一条失活是随机的；（4）X染色体失活后，细胞继续分裂形成的克隆中，此条染色体都是失活的；（5）生殖细胞形成时失活的X染色体可得到恢复。1.无汗性外胚层发育不良(anhidroticectodermaldysplasia)2.三色猫3.G-6-PDH二.组蛋白与非组蛋白三.DNase的敏感性和基因的表达高泳动蛋白(high-mobilitygroup,HMG)HMG14和HMG17四.座位控制区(locuscontrolregion,LCR)

特化染色质结构(specializedcromatinstructures,SCSorSCS‘)

隔离子或绝缘子(insulator)

1染色质结构改变模型-组蛋白置换(1)占先模型(pre-emptivemodel)

模型认为：决定的因素是转录因子和组蛋白谁先占据调控位点。DNA复制时，组蛋白8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，抑制了组蛋白和DNA的结合。例1：当5SrRNA基因与组蛋白结合时TFⅢA不能激活此基因。而TFⅢA可与游离的5SrRNA基因结合，再加入组蛋白不能使此基因失活。例2：含腺病毒启动子的质粒能被TFⅡD结合，再被RNApolⅡ转录，如先加入组蛋白，则不起始转录，如先加入TFⅡD则形成的染色质中，模板仍能转录染色质的占先模型提出：如在启动子上已形成了核小体，那么转录因子和RNA聚合酶是不能和启动子结合的；如转录因子和RNA聚合酶在启动子上已建立了稳定的起始复合体，那么组蛋白将被排除在外。(2)动态模型(dynamicmodel)

近来研究表明：组蛋白置换需输入能量。一些转录因子结合DNA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Hsp70启动子上的核小体在体外实行重建。GAGA(细胞核结合蛋白)转录因子与启动子中4个富含(CT)n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ATP的耗能过程。染色质的转录模型依赖于那些通过水解ATP提供能量，从特异DNA序列取代核小体的因子3.组蛋白的乙酰化和去乙酰化控制染色活性组蛋白的乙酰化和基因表达的状态相关。组蛋白H4的去乙酰化是雌性哺乳动物一条X染色体失活的原因之一。HATs(histoneacetytransferases)组蛋白乙酰化酶HDACs(histonedeacetylases)HATs有两组，一组为A组，和转录有关；另一组是B组，和核小体装配有关。辅激活因子可能有HAT乙酰化核小体组蛋白尾巴的活性去乙酰化和基因活性的阻遏有关。在酵母中SIN3和Rpd3的突变将阻遏基因转变。SIN3和Rpd3与DNA－结合蛋白Ume6形成复合物，而此复合物阻遏具有由Ume6结合的URS1(上游阻遏序列)元件的启动子转录。Rpd3具有HDACs活性。阻遏复合体

含有3个成分：

DNA结合亚基，辅阻遏物和组蛋白的去乙酰化酶Pc-G蛋白不起始阻遏，但可维持阻遏用DNAaseI来鉴

别基因的活性在成体的红细胞中，成体-球蛋白基因对DNAaseI的降解是高度敏感的，对胚胎-球蛋白基因是部分敏感的(可能是由于扩散效应)，但对卵清蛋白基因是不敏感的。胚胎-球蛋白基因成体-球蛋白基因卵清蛋白基因五.大范围调节与功能区的隔离LCR(locuscontrolregion)5’端调控位点，起初级调控作用，它即是一簇超敏感位点。HS4(specializedchromatinsructures).核基质蛋白

核基质(nuclearmatrix)

骨架蛋白(scaffoldingprotein)

核基质结合区(matrixassociation,MAR)

骨架附着区(scaffoldattachedregion,SAR)

限定子(delimiter)

绝缘体(insulators)(Matrixattachmentsite)

第四节DNA水平的调控

一.DNA的甲基化与去甲基化

二.亲本印记(imprinting)印记:来源于父母本的一对等位基因表达不同。如源于父本的IGF-Ⅱ(胰岛素样生长因子Ⅱ)基因可表达，而源于母本的则不能表达。此是由于卵母细胞中的IGF-Ⅱ

已被甲基化，而精子中的IGF-Ⅱ未被甲基化，所以这一对等位基因在合子中表现不同。目前在人类和鼠身上已辨明了20种印迹基因。大多数人类的印迹基因集中在三个簇中。在每个基因簇上都存在着特异的印记盒(imprintingbox)，能顺式调节印迹基因的亲本特异性表达，这些位点表现出亲本特异性的甲基化作用和去甲基化作用。亲本的IGF-Ⅱ等位

基因在早期胚中被差异甲基化，在成体形成配子时仍保留原甲基化的模式。第五节转录水平的调控一．顺式作用元件和反式作用因式元件：

(1)核心启动子成分，如TATA框；

(2)上游启动子分，如CAAT框,GC框;(3)远上游顺序：如增强子，减弱子、静息子,酵母的UAS

（upstreamactivatorsequences）等。

(4)特殊细胞中的启动子成分：如淋巴细胞中的Oct(octamer）和κB。

反式作用因子可以分为3类；

(1)

通用反式作用因子，，主要识别启动子的核心启动成分，如TBP；（2）特殊组织与细胞中的反式作用因子，如淋巴细胞中的Oct-2；（3）和反应性元件（responseelenents）相结合的反式作用因子。如HSE（热休克反应元件，heatshockresponseelement），

GRE（糖皮质激素反应元件glucocorticoidresponseelement）；

MRE（金属反应元件，metalresponseelement）；

TRE（肿瘤诱导剂反应元件，tumorgenicagentresponseelement);(一)蛋白质直接和DNA结合1.

螺旋转角螺旋（Helix-turn-helix,HTH）：如LacO的R蛋白，λ的CI，Cro蛋白，涉及酵母交配型的a1和a2蛋白。真核生物中的Oct-1和Oct-2；2.锌指结构（zincfimger）单个的锌指保守序列是：Cys-X2-4-Cys-X3-Phe-X5-Leu-X2-His-X2-HisⅠ型:2Cys/2His:TFIIIA,SP1Ⅱ型:2cys/2cys:GAL4

3.亮氨酸拉链（Leucineziipper）同二聚体（honwdimers）异二聚体（hefercdimers）

C-Jun,C-Fos,Myc,4.螺旋一环一螺旋（HLH）在HLH中带有碱性区的肽链称为碱性HLH（bHLH，protein）。bHLH又分为两类。

A类是可以广泛表达的蛋白，包括哺乳动物的E12/E47（可和免疫球蛋基因增强子中的元件结合）和果蝇da（daughterless,性别控制的总开关基因）的产物；

B类是组织特异性表达的蛋白，包括哺乳动物的MyoD(肌浆蛋白（myogen）基因的转录因子果蝇的AC-S（achaete-scute无刚毛基因的产物）5．同源异形结构域（Homeodomains，HD）是一种编码60aa的序列，长180bp，它存在于很多控制果蝇早期发育基因中，在高等生物中也发现了相关基序。

HD的C-端区域和原核阻遏蛋白的HTH同源，但也有几点不同:（1）HD的C端由3个α-螺旋构成，螺旋3结合于大沟，长17aa；而阻遏蛋白由5个α-螺旋构成，螺旋3长仅9个aa；（2）原核的HTH的以二聚体形式与DNA结合，靶序列是回文结构，而HD是以单体形式与DNA结合，靶序列不是回文结构；（3）HDN-端的臂位于小沟，而HTH螺旋1的末端与DNA的背面接触。

（二）蛋白质和配基的结合甾类受体蛋白一般都具有3个不同的功能区：（1）N-端区是激活转录所需的区域，不同受体之间此区的同一性仅小于15%；（2）DNA结合及转录活化区，同一性较高为94-42%；（3）C-端的激素结合和二聚体形成区，同一性为57-15%。(二)蛋白质之间的相互作用酵母半乳糖代谢中GAL80和GAL4的相互作用：酵母半乳糖代谢调控和gal操纵中的调控形式是完全不同的：（1）被调节的基因多位于不同的染色体上；（2）负调节蛋白GAL80不直接和DNA结合，而是和

GAL4结合，占据其功能域来阻遏转录的；（3）作为正调节因子不仅需要半乳糖作为诱导物，还需要GAL4蛋白作为转录因子，它不是像原核中的正调节蛋白仅和操纵子中的操纵基因结合，使整个基因簇得以转录，而是分别和各个被调节基因上游元件UAS结合，促进转录。第六节转录起始和加工的调节一.转录起始的选择酵母蔗糖酶基因，有6个基因（Suc1~5,7）位于不同的染色体上。每一个基因都可以转录合成蔗糖酶，但有胞内酶和胞外酶两种不同形式。前者的合成不受葡萄糖存在的影响，但含量低；后者的合成受到葡萄糖的抑制。两种酶的结构相似，胞外酶仅多了信号序列，经切除后胞外酶比胞内酶在N-端仅多了一个Ser经分析发现Suc-2基因有3个TATA框，但尚不清楚和2种酶的关系，也没有确定是否存在cAMP-CAP位点。二．选择性加工

(一)不同5′端的选择

(二)选择不同的3′端

(三)选择不同外显子

第七节翻译的调控一.mRNA运输控制（transportcontrol）是对转录本从细胞核运送到细胞质中的数量进行调节;二．mRNA翻译的控制三．mRNA的结构和翻译的效率四．翻译的起始调节五．选择性翻译六．反义RNA调控七．翻译的自我调节α和β珠蛋白的合成。(P221)在二倍体细胞中都有4个α-珠蛋白基因，它们之间的浓度比应是α：β=2：1，而实际上是1：1在无细胞系统中加入等量的αmRNA和βmRNA和少量的起始因子,结果合成的α-珠蛋白仅占3%。当加入