分子生物學(xué)第11章轉(zhuǎn)錄前的基因活化

1、11.1 DNA水平的調(diào)控水平的調(diào)控11.2 染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因活化染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與基因活化11.3 核基質(zhì)附著區(qū)與基因表達(dá)核基質(zhì)附著區(qū)與基因表達(dá)11.4 DNA甲基化在調(diào)節(jié)基因表達(dá)中的作用甲基化在調(diào)節(jié)基因表達(dá)中的作用11 轉(zhuǎn)錄前的基因活化基因表達(dá)調(diào)控的層次 基因表達(dá)受發(fā)育階段及環(huán)境因素的影響。基因表達(dá)受發(fā)育階段及環(huán)境因素的影響。生物體對基因表達(dá)的調(diào)控有許多的層次，如生物體對基因表達(dá)的調(diào)控有許多的層次，如轉(zhuǎn)錄前的基因活化、轉(zhuǎn)錄過程、轉(zhuǎn)錄后的轉(zhuǎn)錄前的基因活化、轉(zhuǎn)錄過程、轉(zhuǎn)錄后的RNA加工成熟過程、翻譯過程、翻譯后的多加工成熟過程、翻譯過程、翻譯后的多肽加工過程。這些過程對于生物生長發(fā)育是肽加工過程。這

2、些過程對于生物生長發(fā)育是非常重要的。非常重要的。 DNA 水平的調(diào)控 某些原生動物、線蟲和甲殼類動物在個體發(fā)某些原生動物、線蟲和甲殼類動物在個體發(fā)育中，體細(xì)胞會發(fā)生染色體丟失現(xiàn)象，只有將來育中，體細(xì)胞會發(fā)生染色體丟失現(xiàn)象，只有將來分化形成生殖細(xì)胞的那些細(xì)胞才保持完整的基因分化形成生殖細(xì)胞的那些細(xì)胞才保持完整的基因組。組。 目前在高等真核生物（包括動、植物）中尚目前在高等真核生物（包括動、植物）中尚未發(fā)現(xiàn)類似的基因丟失現(xiàn)象。未發(fā)現(xiàn)類似的基因丟失現(xiàn)象。 基因丟失基因丟失基因丟失 馬蛔蟲受精卵里只有一對染色體（馬蛔蟲受精卵里只有一對染色體（2n = 2），），當(dāng)個體發(fā)育到一定階段后，在將分化為體細(xì)胞

3、的當(dāng)個體發(fā)育到一定階段后，在將分化為體細(xì)胞的那些細(xì)胞中，這對染色體破碎成許多小染色體。那些細(xì)胞中，這對染色體破碎成許多小染色體。有的小染色體具有著絲粒，在細(xì)胞分裂中得到保有的小染色體具有著絲粒，在細(xì)胞分裂中得到保留，不具有著絲粒的小染色體因為在以后的細(xì)胞留，不具有著絲粒的小染色體因為在以后的細(xì)胞分裂中不能分配到下一代細(xì)胞中而丟失，在將形分裂中不能分配到下一代細(xì)胞中而丟失，在將形成生殖細(xì)胞的那些細(xì)胞里卻沒有染色體破碎和丟成生殖細(xì)胞的那些細(xì)胞里卻沒有染色體破碎和丟失現(xiàn)象。這些基因的丟失決定了細(xì)胞的命運。失現(xiàn)象。這些基因的丟失決定了細(xì)胞的命運。 基因丟失（續(xù)） 許多原生動物細(xì)胞中（纖毛蟲綱的草履蟲、

4、許多原生動物細(xì)胞中（纖毛蟲綱的草履蟲、鐘蟲等）含有兩種類型的核，小核和大核。通常鐘蟲等）含有兩種類型的核，小核和大核。通常在它們的生殖細(xì)胞中只具有一個小核，當(dāng)細(xì)胞分在它們的生殖細(xì)胞中只具有一個小核，當(dāng)細(xì)胞分化時，小核經(jīng)歷各種變化，最終結(jié)果是產(chǎn)生擁有化時，小核經(jīng)歷各種變化，最終結(jié)果是產(chǎn)生擁有一個大核和一個小核的雙核細(xì)胞。小核中含有無一個大核和一個小核的雙核細(xì)胞。小核中含有無活性的活性的DNA，僅僅為將來產(chǎn)生生殖細(xì)胞貯藏遺傳，僅僅為將來產(chǎn)生生殖細(xì)胞貯藏遺傳信息；大核中的信息；大核中的DNA則是具有轉(zhuǎn)錄活性的模板。則是具有轉(zhuǎn)錄活性的模板。 基因丟失（續(xù)） 在對原生動物在對原生動物Oxytrichia

5、的大核形成過程的研的大核形成過程的研究中發(fā)現(xiàn)，處于生殖細(xì)胞中的小核究中發(fā)現(xiàn)，處于生殖細(xì)胞中的小核DNA，在分化，在分化過程中被切割成長度為過程中被切割成長度為50020000bp的線性片段，的線性片段，而且大部分而且大部分DNA在形成上述線性片段的過程中被在形成上述線性片段的過程中被徹底降解。通過一種目前還不清楚的方式，剩下的徹底降解。通過一種目前還不清楚的方式，剩下的片段能夠不斷復(fù)制，直到每個細(xì)胞中含有片段能夠不斷復(fù)制，直到每個細(xì)胞中含有17000種種不同片段的不同片段的1000個拷貝為止。這些片段進(jìn)一步建成個拷貝為止。這些片段進(jìn)一步建成大核。在這個過程中，大核所含的大核。在這個過程中，大核

6、所含的DNA是小核是小核DNA的幾百倍，但是丟失了一半以上的小核的幾百倍，但是丟失了一半以上的小核DNA序列。序列。 DNA 水平的調(diào)控 基因擴(kuò)增基因擴(kuò)增 基因擴(kuò)增是指細(xì)胞內(nèi)某些特定基因的拷貝數(shù)基因擴(kuò)增是指細(xì)胞內(nèi)某些特定基因的拷貝數(shù)專一性地大量增加的現(xiàn)象，它是通過改變基因的專一性地大量增加的現(xiàn)象，它是通過改變基因的數(shù)量而調(diào)節(jié)基因表達(dá)的一種調(diào)控方式。當(dāng)發(fā)育分?jǐn)?shù)量而調(diào)節(jié)基因表達(dá)的一種調(diào)控方式。當(dāng)發(fā)育分化或環(huán)境條件改變，使對某種基因產(chǎn)物的需要量化或環(huán)境條件改變，使對某種基因產(chǎn)物的需要量劇增，單靠調(diào)節(jié)表達(dá)活性不足以滿足需要時，依劇增，單靠調(diào)節(jié)表達(dá)活性不足以滿足需要時，依靠基因擴(kuò)增可迅速增加基因表達(dá)產(chǎn)物

7、的量。靠基因擴(kuò)增可迅速增加基因表達(dá)產(chǎn)物的量。 基因擴(kuò)增（續(xù)） 在兩棲類和昆蟲的卵母細(xì)胞中，為貯備大量核在兩棲類和昆蟲的卵母細(xì)胞中，為貯備大量核糖體以供胚胎早期發(fā)育的需要，通常專一性地擴(kuò)增糖體以供胚胎早期發(fā)育的需要，通常專一性地擴(kuò)增rRNA基因。非洲爪蟾體細(xì)胞基因。非洲爪蟾體細(xì)胞rDNA拷貝數(shù)約拷貝數(shù)約500個，個，而卵母細(xì)胞中而卵母細(xì)胞中rDNA的拷貝數(shù)可達(dá)的拷貝數(shù)可達(dá)2百萬個，以染色百萬個，以染色體外環(huán)狀體外環(huán)狀DNA分子的形式存在，每個環(huán)狀分子的形式存在，每個環(huán)狀DNA分分子含子含24個甚至多達(dá)個甚至多達(dá)16個個rRNA基因。這些基因。這些rDNA約約占整個卵母細(xì)胞占整個卵母細(xì)胞DNA的的

8、75%。當(dāng)胚胎期開始時，這。當(dāng)胚胎期開始時，這些染色體外擴(kuò)增的環(huán)狀些染色體外擴(kuò)增的環(huán)狀rDNA拷貝即失去功能并逐拷貝即失去功能并逐漸消失。漸消失。 基因擴(kuò)增（續(xù)） 外界環(huán)境因素也可以造成基因擴(kuò)增。用二氫葉外界環(huán)境因素也可以造成基因擴(kuò)增。用二氫葉酸還原酶的抑制劑氨甲喋呤處理離體培養(yǎng)的細(xì)胞系，酸還原酶的抑制劑氨甲喋呤處理離體培養(yǎng)的細(xì)胞系，可以使這個酶的基因可以使這個酶的基因 dhfr 擴(kuò)增達(dá)到擴(kuò)增達(dá)到40400個拷貝，個拷貝，從而產(chǎn)生更高的酶活性來增加對氨甲喋呤的抗性。從而產(chǎn)生更高的酶活性來增加對氨甲喋呤的抗性?；驍U(kuò)增了的細(xì)胞系可分為兩大類：一類是穩(wěn)定系基因擴(kuò)增了的細(xì)胞系可分為兩大類：一類是穩(wěn)定

9、系（stable lines），無論是否除去氨甲喋呤，擴(kuò)增的），無論是否除去氨甲喋呤，擴(kuò)增的d h f r 基 因 都 依 然 存 在 ； 另 一 類 是 不 穩(wěn) 定 系基 因 都 依 然 存 在 ； 另 一 類 是 不 穩(wěn) 定 系（unstable lines），擴(kuò)增的），擴(kuò)增的dhfr基因在除去氨甲喋基因在除去氨甲喋呤后逐漸消失。呤后逐漸消失。基因擴(kuò)增（續(xù)） 穩(wěn)定系中擴(kuò)增的穩(wěn)定系中擴(kuò)增的 dhfr 基因成簇串聯(lián)在一起，基因成簇串聯(lián)在一起，位于一條染色體原來的位于一條染色體原來的 dhfr 基因位置上，而其同基因位置上，而其同源染色體的源染色體的 dhfr 基因通常不擴(kuò)增。不穩(wěn)定系中擴(kuò)基因通

10、常不擴(kuò)增。不穩(wěn)定系中擴(kuò)增的增的 dhfr 基因以雙小染色體（基因以雙小染色體（double-minute chromosomes）的形式存在，每個雙小染色體含）的形式存在，每個雙小染色體含有有24個個 dhfr 基因，雙小染色體可以自主復(fù)制，基因，雙小染色體可以自主復(fù)制，但無著絲點，在有絲分裂中不能均等地分配到子但無著絲點，在有絲分裂中不能均等地分配到子細(xì)胞中去，并常常因此而丟失。細(xì)胞中去，并常常因此而丟失。DNA 水平的調(diào)控基因重排基因重排 基因重排是改變基因組中有關(guān)基因序列結(jié)基因重排是改變基因組中有關(guān)基因序列結(jié)構(gòu)的一種基因表達(dá)調(diào)控方式。一個最典型的例構(gòu)的一種基因表達(dá)調(diào)控方式。一個最典型的例

11、子是人和哺乳動物在子是人和哺乳動物在B淋巴細(xì)胞分化期間發(fā)生淋巴細(xì)胞分化期間發(fā)生基因組重建，從而產(chǎn)生抗體的多樣性，以識別基因組重建，從而產(chǎn)生抗體的多樣性，以識別和區(qū)分不同結(jié)構(gòu)的抗原。和區(qū)分不同結(jié)構(gòu)的抗原。 基因重排 抗體分子中最主要的抗體分子中最主要的IgG是由兩條輕鏈和是由兩條輕鏈和兩條重鏈組成。輕鏈和重鏈由兩條重鏈組成。輕鏈和重鏈由3個獨立的多基個獨立的多基因家族編碼，其中兩個編碼輕鏈（因家族編碼，其中兩個編碼輕鏈（和和），），一個編碼重鏈。一個編碼重鏈?；蛑嘏?小鼠的小鼠的、和重鏈的基因家族分別位于第和重鏈的基因家族分別位于第6、12和和16號染色體上。決定輕鏈的基因族上分別由號染色體上

12、。決定輕鏈的基因族上分別由L、V、J、C四類基因片段，四類基因片段，L代表前導(dǎo)片段代表前導(dǎo)片段（leader segment），），V代表可變片段（代表可變片段（variable segment），），J代表連接片段（代表連接片段（joining segment），），C代表恒定片段（代表恒定片段（constant segment）。決定重鏈）。決定重鏈的基因族上共有的基因族上共有L、V、D、J、C五類基因片段，五類基因片段，其中其中D代表多樣性片段（代表多樣性片段（diversity segment）。）。 基因重排 小鼠的重鏈和小鼠的重鏈和鏈基因族各有鏈基因族各有V片段約片段約200個，個

13、，鏈的鏈的V片段有片段有5個；個；J片段有片段有5個；個；D片段有片段有12個。個。人的抗體基因族結(jié)構(gòu)大體相似，但分布在不同染人的抗體基因族結(jié)構(gòu)大體相似，但分布在不同染色體上。當(dāng)淋巴細(xì)胞受到抗原刺激而分化為漿細(xì)色體上。當(dāng)淋巴細(xì)胞受到抗原刺激而分化為漿細(xì)胞時，胚原型胞時，胚原型DNA將發(fā)生基因重排而形成表達(dá)型將發(fā)生基因重排而形成表達(dá)型DNA。重鏈取一個。重鏈取一個V、D、J與與L、C重排成表達(dá)重排成表達(dá)型型DNA，而將其它的，而將其它的V、D、J切除；同樣輕鏈也切除；同樣輕鏈也取一個取一個V、J與與L、C重排。這樣每一種淋巴細(xì)胞重排。這樣每一種淋巴細(xì)胞能且僅能產(chǎn)生一種抗體。能且僅能產(chǎn)生一種抗體。

14、 鼠胚系Ig基因的構(gòu)成人胚系Ig基因的構(gòu)成小鼠Ig重鏈的基因重排、轉(zhuǎn)錄與合成的順序小鼠Ig重鏈的基因重排、轉(zhuǎn)錄與合成的順序（續(xù)）小鼠Ig輕鏈的基因重排、轉(zhuǎn)錄與合成的順序小鼠Ig重鏈的基因重排、轉(zhuǎn)錄與合成的順序（續(xù)）圖圖111 真核生物染色體的組裝模式真核生物染色體的組裝模式常染色質(zhì)和異染色質(zhì) 常染色質(zhì)是間期核內(nèi)凝縮程度相對較低的染常染色質(zhì)是間期核內(nèi)凝縮程度相對較低的染色質(zhì)區(qū)，異染色質(zhì)是凝縮程度相對較高的染色質(zhì)色質(zhì)區(qū)，異染色質(zhì)是凝縮程度相對較高的染色質(zhì)區(qū)。按其功能來分，根據(jù)其是否轉(zhuǎn)錄區(qū)域，還可區(qū)。按其功能來分，根據(jù)其是否轉(zhuǎn)錄區(qū)域，還可以將染色質(zhì)分為活性染色質(zhì)和非活性染色質(zhì)，異以將染色質(zhì)分為活性染

15、色質(zhì)和非活性染色質(zhì)，異染色質(zhì)中都是非活性染色質(zhì)。常染色質(zhì)中一部分染色質(zhì)中都是非活性染色質(zhì)。常染色質(zhì)中一部分是活性染色質(zhì)，一部分是非活性染色質(zhì)。活性染是活性染色質(zhì)，一部分是非活性染色質(zhì)。活性染色質(zhì)伸展成念珠狀，有些地方還與組蛋白分離。色質(zhì)伸展成念珠狀，有些地方還與組蛋白分離。 DNase 超敏感位點 用極低濃度的用極低濃度的DNase對染色質(zhì)進(jìn)行切割，對染色質(zhì)進(jìn)行切割，能夠被切割的位點稱為能夠被切割的位點稱為DNase超敏感位點。超敏感位點。 DNase 超敏感位點位于活性染色質(zhì)區(qū)。在活性超敏感位點位于活性染色質(zhì)區(qū)。在活性染色質(zhì)區(qū)，由于染色質(zhì)區(qū)，由于DNA裸露，易受裸露，易受DNase 切割。切

16、割。有些有些DNase 超敏感位點是一個短的區(qū)域，即超敏感位點是一個短的區(qū)域，即30nm纖維為序列特異調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合所中斷的區(qū)域；纖維為序列特異調(diào)節(jié)蛋白結(jié)合所中斷的區(qū)域；有些有些DNase 超敏感位點是一些較長的區(qū)域，即超敏感位點是一些較長的區(qū)域，即轉(zhuǎn)錄正在進(jìn)行的區(qū)域。異染色質(zhì)對轉(zhuǎn)錄正在進(jìn)行的區(qū)域。異染色質(zhì)對DNase不敏不敏感。感。 常染色質(zhì)，示活性染色質(zhì)和非活性染色質(zhì)及DNase超敏感位點非活性染色質(zhì)非活性染色質(zhì)活性染色質(zhì)活性染色質(zhì)極低濃度極低濃度DNase能夠切割的位點能夠切割的位點稱為稱為DNase超敏感位點。超敏感位點。成串的非甲基化的成串的非甲基化的CpG序列稱為序列稱為CpG島島H

17、1組蛋白的修飾 H1組蛋白結(jié)合在核小體組蛋白結(jié)合在核小體DNA進(jìn)出口處，并進(jìn)出口處，并在形成二級結(jié)構(gòu)在形成二級結(jié)構(gòu)30nm螺線管時起重要作用。當(dāng)螺線管時起重要作用。當(dāng)在在H1組蛋白特異的氨基酸殘基上發(fā)生磷酸化時，組蛋白特異的氨基酸殘基上發(fā)生磷酸化時，染色質(zhì)凝縮，使該區(qū)域成為異染色質(zhì)。關(guān)閉該染色質(zhì)凝縮，使該區(qū)域成為異染色質(zhì)。關(guān)閉該區(qū)段的基因表達(dá)。區(qū)段的基因表達(dá)。 核心組蛋白修飾 核心組蛋白修飾后會影響它們與核心組蛋白修飾后會影響它們與DNA的結(jié)合，的結(jié)合，修飾作用包括乙?；?、磷酸化和甲基化。其中核修飾作用包括乙?；?、磷酸化和甲基化。其中核心組蛋白賴氨酸殘基被乙酰化后，減少了組蛋白心組蛋白賴氨酸殘

18、基被乙酰化后，減少了組蛋白的正電荷，降低了與的正電荷，降低了與DNA的結(jié)合力?；钚匀旧|(zhì)的結(jié)合力?；钚匀旧|(zhì)往往是高度乙酰化的。往往是高度乙?；?。非組蛋白修飾 非組蛋白中包括各種轉(zhuǎn)錄因子（反式作用非組蛋白中包括各種轉(zhuǎn)錄因子（反式作用因子），它們的活性也會受到修飾調(diào)節(jié)。因子），它們的活性也會受到修飾調(diào)節(jié)。在非組蛋白中有一類，由于其在電泳中的高遷在非組蛋白中有一類，由于其在電泳中的高遷移率，故稱為高遷移率蛋白（移率，故稱為高遷移率蛋白（high mobility group, HMG），它們常與活性染色質(zhì)結(jié)合，），它們常與活性染色質(zhì)結(jié)合，并與轉(zhuǎn)錄效率升高相聯(lián)系。并與轉(zhuǎn)錄效率升高相聯(lián)系。 核基質(zhì)

19、染色質(zhì)可用鹽、中性去垢劑和染色質(zhì)可用鹽、中性去垢劑和Dnase等化等化學(xué)方法和電泳等物理方法來提取。提取后殘留學(xué)方法和電泳等物理方法來提取。提取后殘留的結(jié)構(gòu)，即為核基質(zhì)（的結(jié)構(gòu)，即為核基質(zhì)（nuclear matrix），也），也稱核骨架（稱核骨架（nuclear scaffold）。核基質(zhì)的主要）。核基質(zhì)的主要成分是蛋白質(zhì)。成分是蛋白質(zhì)。 間期染色質(zhì)提取后殘留的核基質(zhì)是一種有間期染色質(zhì)提取后殘留的核基質(zhì)是一種有著不同密度的纖維狀網(wǎng)。著不同密度的纖維狀網(wǎng)。 基質(zhì)附著區(qū) 真核生物的染色體是由周期性緊密結(jié)合在真核生物的染色體是由周期性緊密結(jié)合在核基質(zhì)上的核基質(zhì)上的DNA環(huán)組成的。環(huán)組成的。DNA上

20、與核基質(zhì)結(jié)上與核基質(zhì)結(jié)合 的 那 段 序 列 稱 為 基 質(zhì) 附 著 區(qū) （合 的 那 段 序 列 稱 為 基 質(zhì) 附 著 區(qū) （ m a t r i x attachment regions，MARs），或稱為基質(zhì)結(jié)），或稱為基質(zhì)結(jié)合區(qū)（合區(qū)（matrix association regions，MARs）。）。MARs之間的環(huán)約為之間的環(huán)約為5200kb左右。如果以間期左右。如果以間期染色質(zhì)平均染色質(zhì)平均85kb有一個環(huán)來計算，具有有一個環(huán)來計算，具有109核苷核苷酸對的二倍體細(xì)胞應(yīng)有酸對的二倍體細(xì)胞應(yīng)有23,000個個MARs。 基質(zhì)附著區(qū)（續(xù)） 現(xiàn)有的研究表明，現(xiàn)有的研究表明，MARs

21、序列缺少保守性，序列缺少保守性，它們通常含有約它們通常含有約 70% 的的 A + T ，除此之外缺少，除此之外缺少共有序列。不同來源的共有序列。不同來源的MARs之間不能相互雜之間不能相互雜交，但可以與不同來源的核基質(zhì)結(jié)合，說明其交，但可以與不同來源的核基質(zhì)結(jié)合，說明其序列同源性雖差，但在功能進(jìn)化上卻是保守的。序列同源性雖差，但在功能進(jìn)化上卻是保守的。圖圖113 MAR與核基質(zhì)的相互作用與核基質(zhì)的相互作用圖圖114 活體或離體兩種方法檢測活體或離體兩種方法檢測MAR（1）與核基質(zhì)結(jié)合活體方法活體方法離體方法離體方法圖圖114 活體或離體兩種方法檢測活體或離體兩種方法檢測MAR（2） 提取的提

22、取的DNA跑兩跑兩個 泳 道 ， 用個 泳 道 ， 用 特 異 的特 異 的DNA探針檢測其中一探針檢測其中一個泳道，看是否有特個泳道，看是否有特異的異的MAR片段片段活體方法活體方法離體方法離體方法 MARs在基因表達(dá)中的作用 MARs在基因表達(dá)中可能有在基因表達(dá)中可能有4種作用：種作用： 邊界元件作用，它確定了獨立的基因調(diào)節(jié)區(qū)域。邊界元件作用，它確定了獨立的基因調(diào)節(jié)區(qū)域。 染色質(zhì)調(diào)節(jié)作用，染色質(zhì)調(diào)節(jié)作用，MARs作為刺激或阻遏基因表作為刺激或阻遏基因表 達(dá)的順式作用元件，可促進(jìn)調(diào)節(jié)蛋白的結(jié)合和達(dá)的順式作用元件，可促進(jìn)調(diào)節(jié)蛋白的結(jié)合和 作用。作用。 作為作為DNA復(fù)制起點的組成起作用。復(fù)制起

23、點的組成起作用。 對于有絲分裂中期染色體的組裝并保持一定形狀對于有絲分裂中期染色體的組裝并保持一定形狀 是重要的。是重要的。 圖圖117 側(cè)向構(gòu)建有側(cè)向構(gòu)建有MAR的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)基因形成獨立活性結(jié)構(gòu)區(qū)基因形成獨立活性結(jié)構(gòu)區(qū)MARs的邊界作用 圖圖116 基質(zhì)附著區(qū)（基質(zhì)附著區(qū)（MARs）功能分析）功能分析1kb DNA云扁豆蛋白基因云扁豆蛋白基因增強子不能促進(jìn)表達(dá)增強子不能促進(jìn)表達(dá)增強子激活了表達(dá)增強子激活了表達(dá)MARs的邊界作用 MARs 的調(diào)節(jié)作用 當(dāng)用一個異源的酵母當(dāng)用一個異源的酵母ARS1 MAR作為側(cè)翼的作為側(cè)翼的GUS（葡糖苷酸酶）報告基因轉(zhuǎn)入煙草細(xì)胞，葡糖苷酸酶）報告基因轉(zhuǎn)入煙草細(xì)胞，

24、使報告基因的表達(dá)水平提高了使報告基因的表達(dá)水平提高了12倍，最高達(dá)倍，最高達(dá)24倍。倍。而改用來自煙草內(nèi)源的與核基質(zhì)結(jié)合較強的而改用來自煙草內(nèi)源的與核基質(zhì)結(jié)合較強的R67 MAR替換上述與核基質(zhì)結(jié)合較弱的酵母替換上述與核基質(zhì)結(jié)合較弱的酵母ARS1 MAR時，時，GUS的表達(dá)水平提高了的表達(dá)水平提高了60倍，最高達(dá)倍，最高達(dá)140倍。這說明與核基質(zhì)結(jié)合力較強的倍。這說明與核基質(zhì)結(jié)合力較強的MAR比結(jié)合力比結(jié)合力較弱的較弱的MAR對基因表達(dá)的影響較大。對基因表達(dá)的影響較大。 MARs 的調(diào)節(jié)作用（續(xù)） 在對番茄熱激蛋白基因表達(dá)的研究中發(fā)現(xiàn)，在對番茄熱激蛋白基因表達(dá)的研究中發(fā)現(xiàn)，只有在只有在3MAR

25、、5MAR及內(nèi)含子均存在的情況及內(nèi)含子均存在的情況下基因正常表達(dá)，缺少其中一個將大大降低基下基因正常表達(dá)，缺少其中一個將大大降低基因表達(dá)。這說明基因側(cè)翼的因表達(dá)。這說明基因側(cè)翼的MARs和內(nèi)含子對和內(nèi)含子對于基因表達(dá)的調(diào)控有關(guān)。于基因表達(dá)的調(diào)控有關(guān)。 DNA甲基化 在真核生物在真核生物DNA中，甲基化發(fā)生在胞苷酸殘基中，甲基化發(fā)生在胞苷酸殘基胞嘧啶環(huán)的胞嘧啶環(huán)的5位碳原子上。甲基化位點通常在位碳原子上。甲基化位點通常在CG序序列上。對于植物來說，甲基化還能在列上。對于植物來說，甲基化還能在CNG序列的序列的C上發(fā)生。上發(fā)生。 CG CNG GC GNC 在上述序列中，如果一個位點上只有一條鏈的

26、在上述序列中，如果一個位點上只有一條鏈的C被甲基化，稱為半甲基化；如果一個位點兩條鏈被甲基化，稱為半甲基化；如果一個位點兩條鏈的的C都被甲基化，稱為完全甲基化。都被甲基化，稱為完全甲基化。 一般認(rèn)為，高度甲基化的區(qū)域是不轉(zhuǎn)錄區(qū)域。一般認(rèn)為，高度甲基化的區(qū)域是不轉(zhuǎn)錄區(qū)域。 DNA甲基化的作用 甲基化能防止相關(guān)限制酶的切割作用，還能甲基化能防止相關(guān)限制酶的切割作用，還能阻礙調(diào)節(jié)蛋白與之結(jié)合，在基因啟動子和編碼區(qū)阻礙調(diào)節(jié)蛋白與之結(jié)合，在基因啟動子和編碼區(qū)的甲基化可能抑制轉(zhuǎn)錄。的甲基化可能抑制轉(zhuǎn)錄。 植物植物DNA甲基化主要存在于核基因組。甲基化主要存在于核基因組。 限制性內(nèi)切酶對甲基化和非甲基化CCGG的切割 圖圖119 DNA復(fù)制時甲基化類型的傳遞復(fù)制時甲基化類型的傳遞不對稱序列的甲基化，新合成的子鏈不甲基化。不對稱序列的甲基化，新合成的子鏈不甲基化。 DNA甲基化與基因表達(dá) 高度甲基化基因的表達(dá)受到抑制。由于不同高度甲基化基因的表達(dá)受到抑制。由于不同的基因在不同的器官或不同的發(fā)育階段表達(dá)，其的基因在不同的器官或不同的發(fā)育階段表達(dá)，其甲基化狀況也發(fā)生相應(yīng)的變化。如雌性哺乳動物甲基化狀況也發(fā)生相應(yīng)的變化。如雌性哺乳動物的一條的一條X染色體高度甲基化，而以非活性狀態(tài)存在；染色體高度甲基化，而以非活性狀態(tài)存在；珠蛋白基因在紅細(xì)胞中是低甲