第十章 第二节

第十章第二节染色质chromatin染色质的概念和化学组成（P318）定义：间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构，是间期细胞遗传物质存在的形式。染色质的化学组成染色质DNA√组蛋白√非组蛋白√少量RNA一、染色质是细胞生命活动的基础P319略二、染色质DNA（P319）（一）基因组（二）染色质DNA分类：三、染色质蛋白质（P322）组蛋白（histone）——与DNA非特异结合；非组蛋白（nonhistone）——与DNA特异结合。(一)组蛋白（histone）1、组成：富含Arg和Lys等碱性氨基酸残基，带正电荷，可以与DNA紧密结合，对核苷酸通常无选择性。2、分类：经过电泳分成5种组分——H1、H2A、H2B、H3和H4；分为两组：核小体组蛋白（H2A、H2B、H3和H4）H1组蛋白核小体组蛋白：H2A、H2B、H3、H4组装成核小体（nucleosome），进化上十分保守（H3、H4是已知最为保守的蛋白质）；H1组蛋白变异较大，有种属、组织特异性。功能：连接核小体。（二）非组蛋白（nonhistone）（P323）又称序列特异性DNA结合蛋白（sequencespecificDNAbindingproteins），是染色体上与特异DNA序列相结合的蛋白质；1、非组蛋白的特性（P323）：①多样性、异质性：占染色质蛋白的60～70％，不同组织细胞中种类、数量不同；包括：参与核酸代谢修饰的酶、HMG蛋白、染色体支架蛋白、肌动蛋白、基因调控表达蛋白等。②识别的DNA具有特异性识别特异DNA序列、靠氢键、离子键结合于DNA大沟；③功能多样基因表达的调控和染色质高级结构的形成。2、非组蛋白的结构模式：模式一：α螺旋-转角-α螺旋（helix-turn-helixmotif）最简单最普遍；两个α螺旋组成一个β转角；羧基端的螺旋负责识别DNA序列模式二：锌指模式；模式三：亮氨酸拉链模式；模式四：螺旋-环-螺旋模式；模式五：HMG框结构模式（P264）。SRY四、染色质的基本结构单位——核小体核小体（necleosome）染色质包装的基本结构单位，是由核心颗粒和连结线DNA组成的“串珠”状结构。核小体的结构要点：P3271、每个核小体单位包括：200bp左右的DNA；1个组蛋白八聚体；1个组蛋白H12、组蛋白八聚体组成：2H2A、2H2B、2H3、2H4构成核小体的核心，通过离子键和氢键和DNA结合。3、146bp的DNA绕核心1.75圈；H1组蛋白锁住DNA进出端20bp。4、相邻核小体之间以60bp左右的连接DNA（linkerDNA）相连；随物种不同而变：0～80bp5、核小体具有自装配性质（self-assemble）组蛋白同DNA之间的结合与DNA序列无关。6、（P328）核小体在DNA上的定位受到不同因素的影响，如非组蛋白的结合；碱基组成。7、组蛋白密码组蛋白密码（histoncode）组蛋白尾的转录后修饰包括lys乙酰化、lysArg甲基化，Ser磷酸化，单多泛素化及ADP核糖基化等。这些组蛋白尾巴的不同修饰相互作用，构成了对其DNA活性进行调节的“组蛋白密码”，从而大大地扩展了遗传密码的潜在信息。组蛋白尾巴的转录后修饰很大程度上决定了染色质的高级组装，同时影响到真核生物遗传信息的组织结构。增加的H3、H4的乙酰化总是和转录激活偶联，而去乙酰化往往导致转录抑制。异染色质和组蛋白修饰组蛋白H3和H4的低乙酰化，是异染色质的特征。如H3Lys9甲基化（受到乙酰化的抑制）促进异染色质的形成，它是异染色质装配的保守性标致，是异染色质蛋白（如HP1、SWi6）的特异结合位点；H3Lys4甲基化抑制异染色质的形成。Whilethepurposeofthesemodificationsremnsunclearinmanycase，correlativeevidencesuggestslinkageofcertnmodificationstospecificchromatincompartments(i.e.euchromatinversusheterochromatin)ortospecificeventssuchastranscriptionorDNArepr.五、染色质包装的结构模型总长约2m的DNA盘绕在直径仅5～8微米的细胞核内。（一）多级螺旋模型1、DNA在组蛋白的介导下，形成核小体串珠结构——一级结构；2、核小体以6个/圈进行螺旋盘绕，形成螺线管（solenoid）——二级结构；3、螺线管进一步螺旋化，形成超螺线管（supersolenoid）——三级结构。4、超螺线管进一步螺旋折叠，形成染色单体（chromatid）——四级结构。DNA↓核小体（一级结构）压缩7倍↓螺线管（二级结构）压缩6倍↓超螺线管（三级结构）压缩40倍↓染色单体（四级结构）压缩5倍总压缩：7×6×40×5＝8400（倍）（二）放射环结构模型（P331）一级、二级结构同多级螺旋模型；螺线管形成DNA复制环，每18个环呈放射状平面排列，形成微带（miniband）；106个微带构建成染色单体。细胞核是高度有序的细胞器一条染色体浓缩于特定的区域，不与其他染色体重叠。mRNA剪接位点集中在20－50个区域。补充：染色体领域（chromosometerritory，CTs）间期核中的染色体并不是散乱分布的，而是各自占据了一块特定的核区域——染色体领域。这些区域的排列与定位是经过严格组织的，并具有一定的动力学特征，与基因的表达调控密切相关。越来越多的证据表明，核建构（nucleararchitecture）和基因组的空间组织对单个基因的调节和基因表达程序起主要作用，因此染色质和染色体高度有序的组织在基因表达中被认为是非常重要的调节因素。CT－IC模型主要观点：间期的染色质主要以不同层次的染色质纤维分布于核中，以区域状分布且区域间不重叠——领域；领域之间为间隔区；领域与间隔区并没有严格的界限；带有活性基因的大染色质环有可能伸进间隔区内，可能与基因的表达调控有关。在间隔区内包含了转录、拼接、复制、修复等相关的因子。一般认为活性基因定位于领域的表面及靠近核孔的部位，而无活性的基因定位于领域的内部。这一点对于基因的表达调控有重要的意义。六、常染色质和异染色质（P332）（一）常染色质（euchromatin）特点：间期核中处于伸展状态，对碱性染料着色浅，包装比1/2000～1/1000；组成：单一序列、中度重复序列DNA（组蛋白基因、tRNA基因）；是基因转录的必要条件。（二）异染色质（heterochromatin）特点：间期核中，处于聚缩状态，对碱性染料着色深；分类：结构异染色质（组成型异染色质）兼性异染色质1、结构/组成型异染色质（constitutiveheterochromatin）除复制期外，在整个细胞周期中均处于聚缩状态。特点：①多定位于中期染色体上着丝粒区、端粒、次缢痕、染色体臂某些节段；②DNA序列相对简单，高度重复；③遗传惰性，不转录、不编码蛋白质；④复制过程中晚复制、早聚缩；⑤