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1、 第三节第三节 染色质水平调控染色质水平调控w一、异染色质化一、异染色质化w如水蜡虫（Pseudococcus nipae）w（2n=10）在体细胞里来自父本的5条染色体依次被异染色质化，在精子形成时丢失，只保留来自母本的5条染色体。w剂量补偿剂量补偿（dosageconpensation）雌性哺乳动物雌性哺乳动物X染色体的失活染色体的失活w莱昂假说莱昂假说（Lyonhypothesiis）w（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莱昂化（lyonization）；w（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5000-60
2、00，植入子宫壁时）失活；w（3）两条X染色体中哪一条失活是随机的；w（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；w（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
3、绝缘子(insulator)1染色质结构改变模型-组蛋白置换w(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TFA不能激活此基因。而TFA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TFD结合，再被RNApol转录，如先加入组蛋白，则不起始转录，如先加入TFD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
4、，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D
5、NA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w组蛋白的乙酰化和基因表达的状态相关。w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。wHATs(histoneacetytransferases)组蛋白乙酰化酶wHDACs(histonedeacetylases)wHATs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w去乙酰化和基因活性的阻遏有关。w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(
6、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)(Matrix
7、attachmentsite)第四节第四节 DNA DNA水平的调控水平的调控 一一.DNADNA的甲基化与去甲基化的甲基化与去甲基化 二.亲本印记(imprinting)w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-(胰岛素样生长因子)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-已被甲基化，而精子中的IGF-未被甲基化，所以这一对等位基因在合子中表现不同。w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
8、亲本特异性的甲基化作用和去甲基化作用。亲本的IGF-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B。反式作用因子可以分为3类；(1)通用反式作用因子通用反式作用因子，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
9、中的Oct-2；（3）和反应性元件反应性元件（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.螺旋转角螺旋螺旋转角螺旋（Helix-turn-helix,HTH）：如LacO的R蛋白，的CI，Cro蛋白，涉及酵母交配型的a1和a2蛋白。
10、真核生物中的Oct-1和Oct-2；2.锌指结构锌指结构（zincfimger）单个的锌指保守序列是：单个的锌指保守序列是：Cys-X2-4-Cys-X3-Phe-X5-Leu-X2-His-X2-His 型型:2Cys/2His:TF IIIA,SP1 型型:2cys/2cys :GAL4 3.亮氨酸拉链（Leucineziipper）同二聚体同二聚体（honwdimers）异二聚体异二聚体（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碱性HLH（bHLH，protein）。bHLH又分为两类。A类是可以广泛表达的蛋
11、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-螺旋构成，螺旋3结合于大沟，长17aa；而阻遏蛋白由5个-螺旋构成，螺旋
12、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
13、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。第六节第六节 转录起始和加工的调节转录起始和加工的调节w一一.转录起始的选择转录起始的选择w酵母蔗糖酶基因，有6个基因（Suc15,7）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。w前者的合成不受葡萄糖存在的影响，但含量低；w后
14、者的合成受到葡萄糖的抑制。w两种酶的结构相似，w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Serw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 第七节第七节 翻译的调控翻译的调控w一一.mRNA运运输输控控制制（transportcontrol）是对转录本从细胞核运送到细胞质中的数量进行调节;w二二mRNA翻译的控制翻译的控制w三三mRNA的结构和翻译的效率的结构和翻译的效率w四翻译的起始调节四翻译的起始调节w五选择性翻译五选择
15、性翻译w六反义六反义RNA调控调控w七翻译的自我调节七翻译的自我调节和珠蛋白的合成。(P221)在二倍体细胞中都有4个-珠蛋白基因，它们之间的浓度比应是：=2：1，而实际上是1：1在无细胞系统中加入等量的mRNA和mRNA和少量的起始因子,结果合成的-珠蛋白仅占3%。当加入过量的起始因子时珠蛋白和珠蛋白之比为1.4：1，接近1：1，表明翻译起始因子和两种mRNA的亲和性不同。第八节第八节 细胞周期的调控细胞周期的调控w真核生物细胞有丝分裂周期有两个关键的过程：一一.细胞周期与调节细胞周期与调节“起点起点”（start），M期进入限制点（commitmenttoMphase）成熟促进因子成熟促进
16、因子。（muturiorpromotingfactor，MPF）。后又称为M期促发因子期促发因子（M-phasepuomotingfactor,MPF）。周期蛋白周期蛋白(cyclin)w在M期活化的p34-cycin B可以使下面一组蛋白磷酸化(1)使层连蛋白（Lamins）磷酸化，使得细胞 在分裂期核模解体；(2)使组蛋白H1磷酸化,导致染色体的凝聚；(3)使微管蛋白磷酸化，导致细胞骨架的重新 组合，为细胞分裂做好准备；(4)使泛蛋白连接酶体系（Ubiquitin ligase system）磷酸化，此即是依赖泛素的蛋白 水解酶，它们经磷酸化激活后可使 Cyclin-B的降解，促进细胞进入G0/G1。w p34的Ser217被磷酸化，p34-cyclinA活化，具有丝/苏氨酸蛋白激活性，能激活某些转录因子，使这些因子能与细胞周期盒序列（ACGCGTNA）相结合，起动与DNA复制有关的基因群：wcdc6 编码DNA合成酶wcdc8 编码胸苷激酶wcdc9 编码DNA连接酶wcdc21编码胸苷酸合成酶。