南京大學(xué)分子生物學(xué)第23講

1、3，酵母接合型相關(guān)匣子（1）序列組成（表9-1）（2）沉寂匣子的阻遏蛋白及其結(jié)合位點（3）沉寂匣子不活躍轉(zhuǎn)錄的原因1（二）哺乳動物免疫球蛋白的表達與基因重排 1，輕鏈（1）種類（2）結(jié)構(gòu) （3）基因及基因重排2A，輕鏈的V，C，J（如V，C，J）基因在不產(chǎn)生抗體的細胞中相距很遠，在產(chǎn)生抗體的細胞中被排列組合重排在一起，V和C之間是較短的J片段。輕鏈V區(qū)是由V基因片段和J基因片段共同編碼的3B， 鏈的形成C， 鏈的形成2，重鏈（1）種類 （2）結(jié)構(gòu) （3）基因及基因重排43，免疫球蛋白類型的轉(zhuǎn)換（1）抗體類型的轉(zhuǎn)換現(xiàn)象（2）抗體類型的轉(zhuǎn)換的機制5二、染色體水平上的基因活化調(diào)節(jié)（一）染色質(zhì)的狀態(tài)1

2、，非活性染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)2，活性染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)6（二）開放染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的形成1，DNA結(jié)構(gòu)的影響2，組蛋白的修飾（1）H1組蛋白的磷酸化7（2）核心組蛋白的修飾A，核心組蛋白的乙酰基化 B，H2A組蛋白的泛素化（3）其他DNA結(jié)合蛋白的作用A，啟動子上游調(diào)控因子B，HMG結(jié)構(gòu)域蛋白8（三）活性染色質(zhì)的特征1，DNA酶I敏感位點（1）活躍基因的DNA酶I優(yōu)先敏感性（2）活躍基因DNA酶I優(yōu)先敏感性區(qū)域的分布 （3）造成DNA酶I優(yōu)先敏感性的原因 （4）DNA酶I優(yōu)先敏感性與基因轉(zhuǎn)錄的時間關(guān)系 92， DNA酶I超敏感位點（1）DNA酶I超敏感點及其定位方法 （2）超敏感點與基因活性的關(guān)系 （3）超敏感點

3、與基因轉(zhuǎn)錄的時間關(guān)系10（4）超敏感點的特點 不是特定的堿基位置，而是一段100200bp的DNA序列至少一部分序列以游離DNA形式存在可能有局部的解鏈與其下游轉(zhuǎn)錄起始位點距離因基因而異113，組蛋白H3巰基的暴露正在轉(zhuǎn)錄的染色質(zhì)中，組蛋白H3的110位的巰基暴露出來，表明轉(zhuǎn)錄活性存在于伸展的染色質(zhì)中12（四）DNA的甲基化和去甲基化1，真核生物基因組DNA甲基化（1）真核生物DNA甲基化位點真核生物DNA的mCpG是DNA甲基化的唯一形式一般哺乳動物基因組5%的胞嘧啶甲基為mCpG，且在DNA雙鏈對稱出現(xiàn)， mCpG占全部CpG的70%13（2）基因的甲基化狀態(tài)高度甲基化（如：女性的一條X染

4、色體）誘導(dǎo)的去甲基化（如：組織或發(fā)育階段特異性表達基因）持續(xù)低水平甲基化（如：持家基因）14（3）DNA的甲基化狀態(tài)全甲基化半甲基化非甲基化15（4）用于甲基化研究的限制性內(nèi)切酶（圖98）Hpa：識別并切割未甲基化的CCGGMsp：識別并切割所有的CCGG162，甲基化DNA的結(jié)合蛋白（1）MeCP1：在體外結(jié)合至少12對mCpG，是參與甲基化對基因轉(zhuǎn)錄抑制的主要蛋白（2）MeCP2：結(jié)合一個mCpG堿基對，生物學(xué)意義不詳173，DNA甲基化的轉(zhuǎn)錄抑制（1）哺乳動物以CpG甲基化程度為標準的啟動子分類18A，CpG島啟動子在某些持家基因的啟動子附近CG高度集中（較其他區(qū)域高1020倍），形成長

5、達0.53kb的富含CG區(qū)域，稱為CpG島。 CpG一般不能和MeCP1結(jié)合19B，組織特異性啟動子CpG相對較少，在大部分組織中為甲基化狀態(tài)，受DNA甲基轉(zhuǎn)移酶調(diào)節(jié)20（2） DNA甲基化與基因表達活性的負相關(guān)性A，限制酶研究結(jié)果：活躍基因表現(xiàn)為甲基化不足B，用5-氮胞苷人為造成去甲基化可誘導(dǎo)基因表達21C，在特異性表達某些基因的組織中，活化基因附近mCpG降低至其他組織中的30%D，有H1的壓縮狀態(tài)核小體中含有哺乳動物和DNA中80%的mCpG224，DNA去甲基化位點的特點（1）范圍和DNA酶I優(yōu)先敏感區(qū)域十分吻合（2）只有一小部分CG二核苷酸對的去甲基化與基因激活有關(guān)，它們位于對基因表

6、達關(guān)系十分密切的序列中235， DNA甲基化位點的維持及去甲基化位點的產(chǎn)生DNA甲基化酶可以識別半甲基化的CG二核苷酸對并使之完全甲基化去甲基化可以由去甲基化酶催化產(chǎn)生，或是在DNA復(fù)制時甲基化酶未能在半甲基化處催化甲基化246， DNA甲基化/去甲基化對基因活性調(diào)控的相對性（1） DNA甲基化程度因物種而異DNA甲基化隨進化程度的提高而增強25（2） DNA甲基化/去甲基化對不同基因活性有不同影響例子：非洲爪蟾rDNA的活性不受DNA甲基化/去甲基化的影響，而其他基因不同原因：可能與轉(zhuǎn)錄所用的RNA聚合酶種類有關(guān)26第四節(jié)轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控27一、Britten-Davidson模型（一）保證各

7、種細胞類型表達“正確”的基因組合的方法 1，多拷貝基因的組織特異性調(diào)控 不同類型的細胞通過與細胞類型特異的方式控制多拷貝基因的表達282，單拷貝基因的復(fù)合控制系統(tǒng)（二）真核生物基因表達的復(fù)合控制系統(tǒng)1，真核生物基因表達調(diào)控的基本要素（圖9-9）（1）結(jié)構(gòu)基因 29（2）接受位點位于結(jié)構(gòu)基因的5端，可被激活因子（蛋白質(zhì)或RNA）識別一個結(jié)構(gòu)基因可以有不同的接受位點含有相同接受位點的基因?qū)儆谝唤M（set）基因30（3）綜合者基因編碼激活因子31（4）感受位點與綜合者基因相鄰并控制其表達一個感受位點可以同時產(chǎn)生幾種激活因子一個感受位點所控制的全部結(jié)構(gòu)基因?qū)儆谝惶祝╞attch）基因32（5）感受信號

8、：由感受位點接受的基因表達調(diào)控信號332， Britten-Davidson調(diào)控模型 （圖9-10）（1）一個結(jié)構(gòu)基因可以接受不同感受信號的調(diào)控 A，不同感受信號可以激活同一種綜合者基因，控制同一個結(jié)構(gòu)基因的表達B，不同感受信號可以激活不同的綜合者基因，控制同一個結(jié)構(gòu)基因的表達34（2）一個感受信號可以協(xié)調(diào)不同結(jié)構(gòu)基因的表達 A，一個感受信號可以通過激活一種綜合者基因，控制不同結(jié)構(gòu)基因的表達B，一個感受信號可以通過激活不同的綜合者基因，協(xié)調(diào)不同結(jié)構(gòu)基因的表達35(3)復(fù)合控制系統(tǒng)基本要素之間的關(guān)系（僅供參考）A，關(guān)系圖感受信號 感受位點 （綜合者基因 接受位點系統(tǒng)） 結(jié)構(gòu)基因 B，說明 ：表示

9、“多對多”的關(guān)系 ：表示“一對一”的關(guān)系 36二、基因調(diào)控的順式作用成分（一）啟動子：啟動子是指確保轉(zhuǎn)錄精確而有效地起始的DNA序列371，TATA框 作用：保證轉(zhuǎn)錄精確起始位于-25-35區(qū)富含TA有的基因缺少此區(qū)382，上游啟動子成分（UPE）：主要控制轉(zhuǎn)錄起始頻率（1）CCAAT框 （CCAAT box）位于-70-80區(qū)（2）GC框（GC box）位于-80-110，含有GCCACACCC或GGGCGG39（3）UPE的作用特點CAAT區(qū)對轉(zhuǎn)錄起始的影響最大，該區(qū)任一堿基的改變都將極大地影響靶基因的轉(zhuǎn)錄強度UPE對于TATA框的取向?qū)D(zhuǎn)錄強度影響不大不是每個基因都包含這幾種序列40（二

10、）真核生物的增強子1，增強子的特點能使基因轉(zhuǎn)錄頻率增加10200倍，有的甚至上千倍增強效應(yīng)與位置和取向無關(guān)大多為重復(fù)序列，一般長約50bp，適合與蛋白因子結(jié)合。其內(nèi)部常含有一個核心序列：（G）TGGA/TA/TA/T（G）41一般具有組織或細胞特異性沒有基因?qū)Ｒ恍栽S多增強子還受外部信號的調(diào)控422，構(gòu)成增強子的基本單元（以SV40為例）（1）72bp正向重復(fù)序列（2）增強子成分SV40增強子含有A，B，C三種增強子成分須兩個或兩個以上才有作用增強子成分可以互換，具有等效性43（3）增強子元增強子成分是由兩個增強子元組成的每個增強子元都是一個轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合位點，每種可單獨結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子44增強子元

11、也可以互換2個增強子元緊密相連，構(gòu)成一個增強子成分453，增強子的組織結(jié)構(gòu)及作用機制（1）增強子元水平上的二元組織方式能產(chǎn)型復(fù)合物：能夠促進轉(zhuǎn)錄的復(fù)合物激活結(jié)構(gòu)域：有結(jié)合于同一增強子成分的兩個轉(zhuǎn)錄因子產(chǎn)生46（2）增強子成分水平上的二元組織方式近啟動子成分復(fù)合物上有兩個與激活結(jié)構(gòu)域作用的位點，因此需要兩個增強子成分及其復(fù)合物47（3）增強子所包含的兩個水平上的二元組織方式的意義提供更多形式的調(diào)控減少突變對基因表達調(diào)控的影響48（4）增強子的遠程作用解釋：轉(zhuǎn)錄復(fù)合體的形成；DNA環(huán)形結(jié)構(gòu)證據(jù)：免疫球蛋白鏈的啟動子和增強子的關(guān)系49，增強子的種類（）細胞特異性增強子絕大部分組織特異性的增強效應(yīng)都是

12、由于不同細胞或組織中含有特異的DNA調(diào)控蛋白的活性所決定的50（）誘導(dǎo)性增強子其活性通常需要有典型的啟動子參與，同時還包括誘導(dǎo)性元件，后者可被相應(yīng)因素誘導(dǎo)而促進轉(zhuǎn)錄515，啟動子和增強子的相似性（1）作用機理的相似性（2）DNA序列及反式作用因子的相似性免疫球蛋白基因增強子的八核苷酸序列及其反式作用因子NF-A52（3）啟動子和增強子的功能相似性SV40增強子代替-珠蛋白基因啟動子UPE雙份熱震驚基因上游啟動子成分HSTE的增強子作用53（三）沉默子（silencer）1，作用對基因的表達起負調(diào)控作用2，特點其作用不受距離和方向的限制54（四）轉(zhuǎn)座元轉(zhuǎn)座元對基因的調(diào)控可能是由于轉(zhuǎn)座元件的插入，

13、帶來新的序列特異性DNA結(jié)合蛋白及其結(jié)合位點，這些序列可以以增強子的方式遠距離地調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄。55由于真核細胞基因組中蛋白質(zhì)的編碼區(qū)僅占2%，因此轉(zhuǎn)座元的移動很少引起外元的改變，而主要是通過其調(diào)控作用使機體在長期的進化過程中，適應(yīng)環(huán)境壓力選擇出更多的異質(zhì)品系56三、基因調(diào)控的反式作用因子所有順式作用元件都要和相應(yīng)的反式作用因子結(jié)合，并通過蛋白質(zhì)之間的作用才能實現(xiàn)對基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控57與特異DNA調(diào)控序列結(jié)合的蛋白質(zhì)因子稱為轉(zhuǎn)錄因子。它們中有些被認為是轉(zhuǎn)錄復(fù)合體的一部分；更多的是基因或啟動子特異性結(jié)合調(diào)控蛋白，是起始某個（類）基因轉(zhuǎn)錄所必需的。58特異轉(zhuǎn)錄因子對基因表達的調(diào)控主要通過兩種方式：A，調(diào)控轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物的形成B，提高RNA