《细胞核与染色质》

细胞核与染色质王飞fei@

整理课件Introduction-Nucleus最大的细胞器(organelle)重要的胞内区室(compartment)核被膜核基质染色质核仁核体染色质包装遗传信息读取RNA修饰RNP组装核孔物质运输整理课件Cellbiologyconcernabout…细胞生物学：基本结构组成成分核内生命活动的组织、协调生理意义基因的分子生物学：染色质包装从DNA到mRNA非编码RNA遗传学生物化学整理课件内容提要基本结构及主要功能元件1核内分子生物学过程概述2核孔复合体及其介导的物质运输3核膜的崩解与组装4核仁及其他核内结构的组成与功能5整理课件细胞核基本结构核被膜核基质染色质核仁核体整理课件核被膜的结构组成核被膜(nuclearenvelope)核膜(nuclearmembrane)核孔复合体(nuclearporecomplex,NPC)核纤层(nuclearlamina)整理课件核膜(nuclearmembrane)外核膜核糖体颗粒与内质网相连内核膜无核糖体颗粒LBR核周间隙与内质网腔相通核孔内外膜融合孔膜区整理课件核孔复合体(NPC)孔膜区域组装的复杂蛋白复合物核质物质运输整理课件核纤层(nuclearlamina)核纤层蛋白(laminA-C)纤维状网络结构结构支撑调节基因表达调节DNA损伤修复内核膜NPC核周染色质分裂期核被膜的崩解与组装整理课件核基质核骨架蛋白质纤维网架结构体系真核生物细胞核起源于原核细胞入侵？融合？整理课件染色质分子生物学：万倍压缩遗传学：数量核型结构细胞生物学：不同染色质形态的核内分布

核周异染色质袢环结构(loop)染色体区域化分布整理课件核仁与核体核仁：染色体的核仁组织区RNA蛋白核糖体的装配工厂核体：功能元件RNP集中区域非编码RNA蛋白

RNA修饰RNP组装核糖体装配整理课件内容提要基本结构及主要功能元件1核内分子生物学过程概述2核孔复合体及其介导的物质运输3核膜的崩解与组装4核仁及其他核内结构的组成与功能5整理课件核内分子生物学过程染色质结构调节DNA复制、修复、重组基因转录及其调控RNA加工整理课件短片：chromosomecoil整理课件短片：DNAreplication整理课件短片：strandexchange整理课件短片：genetranscription整理课件内容提要基本结构及主要功能元件1核内分子生物学过程概述2核孔复合体及其介导的物质运输3核膜的崩解与组装4核仁及其他核内结构的组成与功能5整理课件核孔复合体-核质转运通道跨内外核膜亲水通道核孔直径80-120nm复合体直径120-150nm自由扩散顺浓度梯度有效直径9-10nm

40-60KD无需能量主动运输信号肽

需能量不去折叠双向同时运输转运速度极快（~500个/s）整理课件短片：Rapidnuclearimportation整理课件核孔复合体的结构30余种蛋白亚基多拷贝组合八边形对称结构柱状亚基环带亚基腔内亚基环状亚基蛋白纤维核篮整理课件核孔复合体转运的分子尺寸限制无定形结构域(unstructuredregion)无序屏障整理课件主动运输与信号肽蛋白分选：信号肽核转运信号(NTS)核分选：核定位信号(NLS)核输出信号(NES)

任何位置完成分选后不剪切整理课件核孔复合体转运的生物大分子NTS/向导蛋白转入(Import)

组蛋白DNA聚合酶RNA聚合酶RNA加工相关蛋白转出(Export)tRNAmRNA核糖体前体颗粒转入&转出基因转录调控蛋白（转录因子）

RNA向导蛋白整理课件主动运输模型通道：NPC出入口：蛋白纤维搬运工：核转运受体(nucleartransportreceptor)辅助：FG-repeatsRanGTP整理课件直接结合多种NTR识别不同NTS间接结合适配蛋白(adaptorprotein)无信号肽大分子“搭车”RNA蛋白质与有信号肽的蛋白结合两类核转运受体(NTR)

入核转运受体(NIR)识别NLS蛋白入核出核转运受体(NER)识别NES蛋白出核核转运受体对靶蛋白的识别整理课件GTPase：Ran导航：控制转运方向

调控因子：Ran-GAP

Ran-GEF整理课件Ran控制的NTR分子开关整理课件NPC主动运输的分子模型整理课件RNA的出核转运向导分子：具有NES的辅助蛋白质量检查：正确折叠和加工的RNA分子才能获得出核资格整理课件内容提要基本结构及主要功能元件1核内分子生物学过程概述2核孔复合体及其介导的物质运输3核膜的崩解与组装4核仁及其他核内结构的组成与功能5整理课件核膜的崩解与组装-骨架章交叉发生于细胞分裂过程中触发点：磷酸化p34cdc2N端Ser22C端Ser392LaminA单体形式游离LaminB与核膜小泡结合整理课件核膜的崩解与组装1核孔复合体和核被膜片段如何找到染色体？2游离到胞质中的核蛋白如何回到核内？3如何避免不属于核内的胞质蛋白在核膜组装时混入核内？整理课件找到染色体前期核膜崩解后游离于胞质内：核膜小泡(双层核膜+膜蛋白)

NPC亚基蛋白+NIRFGrepeatsLaminRanRan-GAP末期染色体上：Ran-GEF→Ran-GTPCloudLamin去磷酸化启动核膜重组：核膜小泡→Lamin←NPC蛋白+NIRNPC+NIR→Ran-GTPCloud

整理课件核蛋白回归及非核蛋白屏蔽NPC组装完毕即开始工作：入核转运NLS不剪切的生理意义：反复利用核膜组装紧贴染色体：屏蔽非核蛋白无意义转运核蛋白回归整理课件内容提要基本结构及主要功能元件1核内分子生物学过程概述2核孔复合体及其介导的物质运输3核膜的崩解与组装4核仁及其他核内结构的组成与功能5整理课件核仁-Ribosome-producingfactoryUnlikemanyofthemajororganellesinthecell,thenucleolusisnotboundbyamembrane,itisalargeaggregateofmacromolecules.染色质（rRNAgenes）

前体rRNA成熟rRNArRNA加工酶向导RNA（snoRNP）核糖体蛋白核糖体亚单位前体颗粒核骨架整理课件染色质的核仁组织区核仁组织区→袢环DNA→核仁主体结构整理课件核糖体加工过程rRNA基因转录前体rRNA加工成熟rRNA组装核糖体亚单位前体颗粒出核整理课件核仁的电镜结构纤维中心：rRNA基因区域rRNA基因转录