31 18.真核调控B.ppt

第1页：第三节染色质水平调控

第三节染色质水平调控

• 第三节染色质水平调控
• 一、异染色质化
• 如水蜡虫（Pseudococcusnipae）
• （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。
• 剂量补偿（dosageconpensation）雌性哺乳动物X染色体的失活

第2页：莱昂假说

莱昂假说

• 莱昂假说（Lyonhypothesiis）
• （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（lyonization）；
• （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5000-6000，植入子宫壁时）失活；
• （3）两条X染色体中哪一条失活是随机的；
• （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；
• （5）生殖细胞形成时失活的X染色体可得到恢复。

第3页：无汗性外胚层发育不良

1.无汗性外胚层发育不良(anhidrotic ectodermal dysplasia)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-mobility group,HMG)HMG14 和HMG17四. 座位控制区(locus control region ,LCR)特化染色质结构(specialized cromatin structures, SCSor SCS‘ )隔离子或绝缘子(insulator)

第4页：

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第6页：1染色质结构改变模型-组蛋白置换

• 1染色质结构改变模型-组蛋白置换
• (1) 占先模型(pre-emptive model)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5S rRNA基因与组蛋白结合时TFⅢA不能激活此基因。而TFⅢA可与游离的5S rRNA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TFⅡD结合，再被RNA pol Ⅱ转录，如先加入组蛋白，则不起始转录，如先加入TFⅡD则形成的染色质中，模板仍能转录

第7页：染色质的占先模型提出

染色质的占先模型提出：如在启动子上已形成了核小体，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。

第8页：染色质的占先模型提出（续）

(2)动态模型(dynamic model)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。

第9页：染色质的转录模型依赖于那些通过水解AT

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DNA序列取代核小体的因子

第10页：组蛋白的乙酰化和去乙酰化控制染色活

组蛋白的乙酰化和去乙酰化控制染色活

• 3.组蛋白的乙酰化和去乙酰化控制染色活性
• 组蛋白的乙酰化和基因表达的状态相关。
• 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。
• HATs (histone acetytransferases)组蛋白乙酰化酶
• HDACs(histone deacetylases)
• HATs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。

第11页：辅激活因子可能有HAT乙酰化核小体组蛋

辅激活因子可能有HAT乙酰化核小体组蛋白尾巴的活性

第12页：去乙酰化和基因活性的阻遏有关

• 去乙酰化和基因活性的阻遏有关。
• 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(上游阻遏序列)元件的启动子转录。Rpd3具有HDACs活性。

第13页：阻遏复合体含有3个成分

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

第14页：Pc-G蛋白不起始阻遏

Pc-G蛋白不起始阻遏，但可维持阻遏

第15页：用DNAaseI来鉴别基因的活性

用DNAaseI来鉴别基因的活性

第16页：在成体的红细胞

在成体的红细胞

• 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

第17页：大范围调节与功能区的隔离LCR

五.大范围调节与功能区的隔离LCR(locus control region)5’端调控位点，起初级调控作用，它即是一簇超敏感位点。HS4

第18页：大范围调节与功能区的隔离LCR（续）

(specialized chromatinsructures)

第19页：. 核基质蛋白核基质

. 核基质蛋白核基质(nuclear matrix)骨架蛋白(scaffolding protein)核基质结合区(matrix association,MAR)骨架附着区(scaffold attached region,SAR)限定子(delimiter)绝缘体(insulators)

第20页：. 核基质蛋白核基质（续）

(Matrix attachment site)

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第22页：第四节DNA水平的调控

第四节DNA水平的调控一. DNA的甲基化与去甲基化

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第27页：亲本印记

亲本印记

• 二.亲本印记(imprinting)
• 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-Ⅱ(胰岛素样生长因子Ⅱ)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-Ⅱ已被甲基化，而精子中的IGF-Ⅱ未被甲基化，所以这一对等位基因在合子中表现不同。
• 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(imprinting box)，能顺式调节印迹基因的亲本特异性表达，这些位点表现出亲本特异性的甲基化作用和去甲基化作用。

第28页：亲本的IGF-Ⅱ等位基因在早期胚中被差

亲本的IGF-Ⅱ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29页：第五节转录水平的调控一．顺式作用元件

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 （upstreamactivator sequences）等。(4) 特殊细胞中的启动子成分：如淋巴细胞中的Oct (octamer）和κB。

第30页：反式作用因子可以分

反式作用因子可以分为3类；(1)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，如淋巴细胞中的Oct-2；（3）和反应性元件（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);

第31页：反式作用因子可以分（续）

(一)蛋白质直接和DNA结合1.螺旋转角螺旋（Helix-turn-helix,HTH）：如LacO的R蛋白，λ的CI，Cro蛋白，涉及酵母交配型的a1和a2蛋白。真核生物中的Oct-1和Oct-2；2.锌指结构（zinc fimger）单个的锌指保守序列是：Cys-X2-4-Cys-X3-Phe-X5-Leu-X2-His-X2-His Ⅰ型:2Cys/2His:TFIIIA,SP1Ⅱ型:2cys/2cys:GAL4

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第34页：亮氨酸拉链

3. 亮氨酸拉链（Leucine ziipper）同二聚体（honwdimers）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HLH（bHLH，protein）。bHLH又分为两类。A类是可以广泛表达的蛋白，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）

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第36页：同源异形结构域

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α-螺旋构成，螺旋3结合于大沟，长17aa；而阻遏蛋白由5个α-螺旋构成，螺旋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。

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第38页：蛋白质和配基的结合甾类受体蛋白

（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%。

第39页：

第40页：

第41页：第41页内容要点

(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。

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第47页：第六节转录起始和加工的调节

第六节转录起始和加工的调节

• 第六节转录起始和加工的调节
• 一. 转录起始的选择
• 酵母蔗糖酶基因，有6个基因（Suc1~5,7）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。
• 前者的合成不受葡萄糖存在的影响，但含量低；
• 后者的合成受到葡萄糖的抑制。

第48页：两种酶的结构相似

两种酶的结构相似

• 两种酶的结构相似，
• 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Ser
• 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。

第49页：

第50页：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

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第54页：第七节翻译的调控

第七节翻译的调控

• 第七节翻译的调控
• 一.mRNA运输控制（transportcontrol）是对转录本从细胞核运送到细胞质中的数量进行调节;
• 二．mRNA翻译的控制
• 三．mRNA的结构和翻译的效率
• 四．翻译的起始调节
• 五．选择性翻译
• 六．反义RNA调控
• 七．翻译的自我调节

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第57页：α和β珠蛋白的合成

α和β珠蛋白的合成。(P221)在二倍体细胞中都有4个α-珠蛋白基因，它们之间的浓度比应是α：β=2：1，而实际上是1：1在无细胞系统中加入等量的αmRNA和βmRNA和少量的起始因子,结果合成的α-珠蛋白仅占3%。当加入过量的起始因子时α珠蛋白和β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58页：第八节细胞周期的调控

• 第八节细胞周期的调控
• 真核生物细胞有丝分裂周期有两个关键的过程：一.细胞周期与调节“起点”（start），M期进入限制点（commitment to M phase）成熟促进因子。（muturior promoting factor，MPF）。后又称为M期促发因子（M-phase puomoting factor,MPF）。周期蛋白(cyclin)

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第61页：在M期活化的p34-cycinB可以使

在M期活化的p34-cycinB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（Ubiquitinligasesystem）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。

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第65页：p34的Ser217被磷酸化

p34的Ser217被磷酸化

• 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：
• cdc6编码DNA合成酶
• cdc8编码胸苷激酶
• cdc9编码DNA连接酶
• cdc21编码胸苷酸合成酶。