[农学]真核生物基因表达调控.ppt

第七章 真核生物基因表达调控 真核生物基因的表达调控系统远比原核生物复杂。 真核生物基因调控可分为两大类，第一类是瞬时调控或称可逆性调控，它相当于原核细胞对环境条件变化所做出的反应，包括某种底物或激素水平升降，或细胞周期不同阶段酶活性的调节；第二类是发育调控或称不可逆调控，是真核基因调控的精髓部分，它决定了真核细胞生长、分化、发育的进程。 染色体(chromosome):细胞在有丝分裂或减数分裂过程中,由染色质聚缩而成的棒状结构。 染色质（chromatin）:间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构, 是间期细胞遗传物质存在的形式。 常染色质(euchromatin):压缩程度低,伸展状态,着色浅 异染色质(heterochromatin)：压缩程度高,聚缩状态,着色深 结构异染色质(constitutive heterochromatin) 兼性异染色质(facultative heterochromatin) 结构异染色质，除复制期以外，在整个细胞周期均处于聚缩状态，形成多个染色中心。 结构异染色质的特征： 在中期染色体上多定位于着丝粒区、端粒、次缢痕 及染色体臂的某些节段； 由相对简单、高度重复的DNA序列构成, 如卫星DNA； 具有显著的遗传惰性, 不转录也不编码蛋白质； 在复制行为上与常染色质相比表现为晚复制早聚缩 兼性异染色质在某些细胞类型或一定的发育阶段, 原来的常染色质聚缩, 并丧失基因转录活性, 变为异染色质，如X染色体随机失活。 异染色质化可能是关闭基因活性的一种途径。 ◆异染色质化 哺乳动物的剂量补偿（dosage conpensation） 雌性哺乳动物X染色体的失活 通过巴氏小体检查可确定胎儿性别和查出性染色体异常的患者，如克氏（Klinefelter′s）综合征患者外貌为男性，但有一个巴氏小体，可判定患者的核型是47，XXY；而外表为女性的特纳氏（Turners）综合征患者却无巴氏小体，故判断患者的核型是45，XO。其他性染色体异常的患者如XXY、XXYY有1个巴氏小体，而XXX、XXXY有2个巴氏小体等。  ◆1961,Mary Lyon提出了莱昂假说(Lyon hypothesiis) ◆巴尔小体是一个失活的X染色体； ◆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； ◆两条X染色体中哪一条失活是随机的； ◆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； ◆生殖细胞形成时失活的X染色体可得到恢复。 ◆1974年Lyon又提出了新莱昂假说 认为X染色体的失活是部分片段的失活 ◆实验证据: ◆无汗性外胚层发育不良(anhidrotic ectodermal dysplasia) ◆三色猫 ◆G-6-PDH anhidrotic ectodermal dysplasia无汗性外胚层发育不良 毛发稀少 牙齿异常 无汗/少汗 表皮和附件异常 超敏感位点是一段长200bp左右的DNA序列，这些区域是低甲基化区；并可能有局部解链的存在；不存在核小体结构或结构不同寻常，此区因DNA的裸露易和多种酶或特异的蛋白质结合，也就是说易于和反式作用因子结合。 染色质对DNaseⅠ的敏感性与2种非组蛋白有关，那就是高泳动蛋白14（HMG14，high-mobility group）和HMG17，这是两种高丰富度小分子量（30KDa）的蛋白，活化染色质中每10个核小体就结合一个HMG分子，当从红细胞中提出这两种蛋白时，珠蛋白基因不再对DNaseⅠ出现敏感，当将这两种蛋白重新加入到此系统中，敏感性又可得到恢复。 HMG蛋白的C端含活性氨基酸，可与核小体核心组蛋白的碱性区域相结合。HMG蛋白的N端1/3的区域氨基酸序列与H1和H5的C端十分相似。而HMG在核小体上位置与H1相近，HMG和组蛋白相互作用。可以竞争性取代H1或H5，核小体缺乏H1和H5将使染色质变得松散，成为具有转录活性的状态。 特定的基因簇的染色体外扩增 特定的基因簇原位扩增 哺乳动物培养细胞中定向基因的应激性扩增 某些试剂可使那些对其产生抗性的基因大量扩增 dhfr 基因 二氢叶酸还原酶(DHFR) 氨甲喋呤（ methotrexate） 均匀染色区（homogeneously staining region, HSR） 双微体(double-minute chromosomes) 均匀染色