分子生物学12真核生物的基因转录及其调控.ppt

Spooling model for nucleosome repositioning 四、真核生物的基因转录及其调控 The nucleosome, nucleosome filament and the 30-nm fiber 四、真核生物的基因转录及其调控 6. 染色质结构与基因的转录 （1）染色质的结构 核小体内的组蛋白（核心组蛋白）：八聚体 (H3-H4)2 四聚体1个 (H2A-H2B) 二聚体2个 H4：最保守的蛋白质 核小体核心外的组蛋白 H1 四、真核生物的基因转录及其调控 6. 染色质结构与基因的转录 （1）染色质的结构 在间期核中，染色质主要以30 nm纤维的形式存在 在分裂中期，30 nm纤维进一步折叠，形成很多环状结构，附着在染色体的中央骨架（核基质，nuclear matrix）上 The structure of the mitotic chromosome 四、真核生物的基因转录及其调控 6. 染色质结构与基因的转录 （2）染色质结构对基因转录的影响 组蛋白对5S rRNA基因转录的影响 爪蟾（Xenopus laevis）的5S rRNA基因在单倍体中约有2万拷贝 98%都属于卵母细胞5S rRNA基因（oocyte 5S rRNA genes），只在卵母细胞中表达 其余的2%（约有400拷贝）既在卵母细胞表达，又在体细胞表达，称为体细胞5S rRNA基因（somatic 5S rRNA genes） 四、真核生物的基因转录及其调控 6. 染色质结构与基因的转录 （2）染色质结构对基因转录的影响 组蛋白对5S rRNA基因转录的影响 卵母细胞5S rRNA基因的启动子区域在体细胞中具核小体结构，因而表达被抑制 在卵母细胞中，这些基因的启动子区域基本上无核小体结构，因此可与转录因子结合，使基因转录 转录因子与组蛋白在启动子区处于一种相互竞争的状态，转录因子取胜，则基因可转录；组蛋白取胜，则基因关闭 The race between transcription factors and histones for the 5S rRNA control region 四、真核生物的基因转录及其调控 6. 染色质结构与基因的转录 （2）染色质结构对基因转录的影响 组蛋白对5S rRNA基因转录的影响 实验表明，若把组蛋白H1除去，则原来在体细胞不能转录的卵母细胞5S rRNA基因也变得可转录 因此，H1对在启动子区域形成稳定的核小体结构是必需的 Effect of histone H1 on 5S rRNA gene transcription 四、真核生物的基因转录及其调控 6. 染色质结构与基因的转录 （2）染色质结构对基因转录的影响 组蛋白对II类基因转录的影响 原则上与III类基因的情况相同 若启动子区上有核小体结构，则基因不转录；若没有核小体结构，则可转录 Promoters engaged with nucleosomes and those not engaged with nucleosomes 四、真核生物的基因转录及其调控 6. 染色质结构与基因的转录 （2）染色质结构对基因转录的影响 组蛋白对II类基因转录的影响 核小体结构只由核心组蛋白（H2A, H2B, H3, H4）与DNA构成时，即能起到抑制基因转录的作用，且一般的转录激活子不能解除这种抑制 若核小体结构还含有组蛋白H1，那么其抑制基因转录的能力更强，但H1的这种作用可被转录激活子抵消 A model of transcriptional activation 四、真核生物的基因转录及其调控 6. 染色质结构与基因的转录 （2）染色质结构对基因转录的影响 核小体定位（nucleosome positioning） 转录激活子能使核小体结构不在启动子区内形成，而只在启动子周围形成 核小体定位使得启动子区成为无核小体区（nucleosome-free zones），对DNase高度敏感 Nucleosome-free zones Experimental scheme to detect DNase- hypersensitive regions 四、真核生物的基因转录及其调控 6. 染色质结构与基因的转录 （2）染色质结构对基因转录的影响 组蛋白乙酰化（histone acetylation） 组蛋白有2种形式 乙酰化 无乙酰化 乙酰化的形式是在赖氨酸侧链的氨基上加上乙酰基 组蛋白的乙酰化与否是与基因的活性有关的，乙酰化的组蛋白对转录的抑制作用较弱，因为它使染色质结构（核小体结构）发生变化，使组蛋白易从DNA上脱落 四、真核生物的基因转录及其调控 6. 染色质结构与基因的转录 （2）染色质结