染色質結構課件

1、關于染色質結構第一張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月23.1 引言 當轉錄定義為DNA與各種轉錄因子以及RNA聚合酶相互作用時，我們只是準確描述了體外實驗中的現象，但忽略了體內轉錄的一個重要特征。細胞基因組是由核小體組成起來的，但是如果啟動子序列被包裹在核小體內，則轉錄起始往往被阻止。第二張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 局部染色質結構是控制基因表達的有機部分?；虼嬖谥鴥煞N結構狀態(tài)；只有在基因表達的細胞里，它才處于一種“活化”狀態(tài)，其結構改變發(fā)生在轉錄開始之前，這表明基因是“可被轉錄的”這也說明基因表達的第一步是基因必須獲得有活性狀態(tài)的結構。第三張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于202

2、2年6月 染色質局部區(qū)域處在非活性（沉默）狀態(tài)的機制與它的啟動子被抑制的方式有關。參與異染色質形成的蛋白質通過組蛋白作用于染色質，這樣，組蛋白的修飾作用可能是該作用中很重要的特征。第四張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 染色質的這種變化一旦形成，就可能在整個細胞分裂過程保持下去，產生表觀遺傳狀態(tài)，此時，自我永生化的染色質結構決定了基因的特性，表觀遺傳的概念反應了基因可以保持一種遺傳情況，而該狀態(tài)不依賴于基因序列。同時，更進一步的了解表觀遺傳的特征是由朊病毒自我永生化的結構而得到的。第五張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月23.2 染色質有兩種狀態(tài) 關鍵概念：染色質結構是穩(wěn)定的，不會因

3、為轉錄因子與組蛋白平衡的變化而改變。 有兩種模型可以用來解釋DNA表達狀態(tài)的改變：化學平衡和不連續(xù)的狀態(tài)改變。第六張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 圖23.1表示平衡模型。這里惟一相關的因子是阻抑物或激活劑的濃度，它在游離形式和與DNA結合形式之間形成一種平衡。第七張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 圖23.2表明兩種可以定位于真核生物啟動子的條件：在非活性狀態(tài)下，核小體出現，它們阻止基本轉錄因子和RNA聚合酶與DNA的結合；在活性狀態(tài)下，基本轉錄機器占據了啟動子，于是組蛋白的八聚體就無法與之結合。第八張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第九張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022

4、年6月 需要注意的是：這些體外系統使用不成比例的反應成分，這會創(chuàng)造非自然的情況。因此，這些結構的重要意義并不是它證明了體內作用的機制，而是它確定了一條原則：轉錄因子或核小體可能形成穩(wěn)定結構，它不會由于游離成分平衡的變化而改變。第十張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月23.3 染色質改變是一個活性的過程 關鍵概念：若干染色質重建復合體所用的能量都是由ATP水解提供的。SWI/SNF，RSC，NURF復合體都是很大的；它們一些共同的亞基。重建復合體本身并沒有對任何位點的特異性，但必須與轉錄裝置的成分結合。第十一張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月染色質重建（chromatin remode

5、ling）是指導致染色質結構發(fā)生變化的一般過程，這包括幾種依賴于能量供給的組蛋白置換機制。圖23.3演示了ATP水解因子的動態(tài)模型的原理，當組蛋白八聚體從DNA釋放出來，其他蛋白質才能結合。第十二張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月第十三張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 圖23.4總結了體外染色質重建的各種改變類型：組蛋白八聚體可以在DNA上滑動，改變核酸和蛋白質之間的關系，它能改變特定序列在核小體表面的位置。組蛋白八聚體的間距可以改變，同樣也相應地改變了各個序列與蛋白質的相對位置。最大的變化可能是八聚體完全與DNA分離而產生一個無核小體的缺口。第十四張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于20

6、22年6月第十五張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 染色質重建的作用通常是改變待轉錄基因的啟動子處核小體的組織形式，這就要求轉錄裝置與啟動子靠近。 染色質重建是通過大的復合體利用水解ATP提供的能量來完成的。第十六張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 圖23.5沿用直觀的名字，兩個主要的復合體類型是SWI/SNF和ISW，酵母的每個類型都各有兩種復合體；在果蠅和人類中也找到了每一種類型的復合體。第十七張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 DNA和組蛋白八聚體之間的接觸有很多種，有14種已經在晶體結構中被鑒定出。為了使八聚體能被釋放或易位到一個新的位置，所有這些接觸都要被破壞。 一

7、個由重建復合體催化的重要反應是核小體滑動（sliding）。最早觀察到的現象是：ISW家族能影響核小體的定位而不適用置換八聚體，這是滑動反應的結果。第十八張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 SWI/SNF復合體活動中的一個難題是它的大小。它有11個亞基，總的分子質量約為2*106Da，相比之下，RNA聚合酶和核小體就顯得很小了，這就很難理解所有這些成分如何保持在核小體表面的DNA相互作用。第十九張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月23.4 核小體的組織可能在啟動子處被改變 關鍵概念：重建復合體通過序列特異的激活劑被招募到啟動子。一旦重建復合體結合，轉錄因子就可能被釋放。MMTV啟動子

8、需要核小體旋轉定位的改變，使得激活劑能與核小體上的DNA結合。第二十張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 重建復合體如何定位到染色質上的特異位點呢？它們自己不含能結合特異DNA序列的亞基，因此我們提出了圖23.6中所示的模型，它們是被激活劑或阻抑物招募的。第二十一張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 轉錄因子與重建復合體之間的相互作用提供了我們了解它們作用機理的重要提示。 我們發(fā)現基因的活化需要重建復合體的參與，這是因為復合體對于一些轉錄因子活化它們靶基因的能力是必需的。第二十二張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 PHO系統是最早的系統之一，它表明核小體組織的變化參與基因的活化。

9、在PHO5啟動子，bHLH調控因子PHO4通過誘導4個精確位置的核小體的解離而對磷酸鹽起反應，這個過程不依賴于轉錄和復制。第二十三張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 然而情況并不總是如此，核小體還必須解離，這樣轉錄才能起始。一些激活劑可以在核小體的表面與DNA結合。核小體似乎是精確地定位在某些類固醇激素應答元件處，而激素受體可以在此與之結合。第二十四張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月圖23.7顯示了核小體結構如何控制因子的結合。第二十五張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 當激素加入后，HR保護它在啟動子處的結合位點，但是不影響微球菌核酸酶的敏感位點。這些位點標志著核小體的任何

10、一端，這表明HR是在核小體表面與DNA結合的。第二十六張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月23.25 小結 起始前復合物的存在表明基因處于“活性”狀態(tài)，它準備被轉錄。 超敏位點會發(fā)生于不同的情況下，這暗示它們的存在反映了一個普遍的原理：具有起始活性的雙螺旋位點是沒有核小體的。 調控區(qū)域位于核小體的基因通常不被表達。第二十七張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 活性染色質和失活染色質之間不存在化學平衡。突然的破壞事件對于將一種狀態(tài)轉化成另一種狀態(tài)是需要的。 組蛋白在復制和轉錄過程中發(fā)生乙?；?，它可能形成一個不太緊密的染色質結構。 與特異染色體區(qū)域結合的蛋白質，和能與組蛋白相互作用的蛋白質，參與了異染色質的形成。第二十八張，PPT共三十頁，創(chuàng)作于2022年6月 異染色質的形成可能在特定位點起始，然后向外擴展，