表观遗传学第四章染色质重塑.docx
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表观遗传学第四章染色质重塑
表观遗传学第四章染色质重塑
表观遗传学第四章染色质重塑Epigenetics,2019-2019,Semester1,USTC
基因表达生物w秀ww专.b心bioo做.c生om物Epigenetics,2019-2019,Semester1,USTCr1.病毒:
时间依赖性调节和利用宿主细胞的机制;r2.细菌:
组成性表达+负反馈调控;r3.真核生物:
以核小体为基本单位的染色质,以激活和沉默为基本方式调控基因的表达。
r4.染色质重塑:
基因表达的复制和重组等过程中,染色质的包装状态,核小体中的组蛋白以及对应的DNA分子会发生改变的分子机理。
染色质:
染色质:
阴阳理论生物w秀ww专.b心bioo做.c生om物Epigenetics,2019-2019,Semester1,USTC异染色质常染色质-高度致密-基因密度低-基因沉默-在S后期复制-DNA过甲基化-组蛋白H1密集-组蛋白具有抑制性的修饰-较为疏松-基因密度高-基因活化-在S早期复制-DNA缺甲基化-组蛋白H1缺乏-组蛋白具有活化性质的修饰
异染色质与常染色质组成型的异染色质端粒动粒生物w秀ww专.b心bioo做.c生om物Epigenetics,2019-2019,Semester1,USTC常染色质染色体上基因活化的区域染色体上基因沉默的区域
异染色质与常染色质:
100Mb异染色质与常染色质:
100Mb生物w秀ww专.b心bioo做.c生om物Epigenetics,2019-2019,Semester1,USTC
异染色质在果蝇和人中的散布生物w秀ww专.b心bioo做.c生om物Epigenetics,2019-2019,Semester1,USTCK9ofH3(H3K9me)
表达沉默的染色体上的同源异型基因homeoticgene生物w秀ww专.b心bioo做.c生om物PolycombPolycombE(z)(SET)K27ofH3H3K27mePolycombPolycomb-complexedchromatinEpigenetics,2019-2019,Semester1,USTC
常染色质vs.异染色质生物w秀ww专.b心bioo做.c生om物Epigenetics,2019-2019,Semester1,USTCJenuwein&Allis(2001)Science293,1074adaptedfrom
常染色质vs.异染色质vs.异染色质生物w秀ww专.b心bioo做.c生om物H3K4meEpigenetics,2019-2019,Semester1,USTCJenuwein&Allis(2001)Science293,1074adaptedfrom
常染色质vs.异染色质生物w秀ww专.b心bioo做.c生om物H3K9meEpigenetics,2019-2019,Semester1,USTCJenuwein&Allis(2001)Science293,1074adaptedfrom
activehomeoticgene
生物w秀w-w专.b心bioo做.c生om物
H3K27me
Repressedhomeoticgene
Epigenetics,2019-2019,Semester1,USTC
adaptedfromJenuwein&Allis(2001)Science293,1074
r二、染色质重塑的假设步骤
r三、染色质重塑复合物的种类与功能r四、染色质重塑的几种模式r五、细胞周期中的染色质重塑
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r一、核小体的定位
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r1.由核心组蛋白和146bp的核心DNA组成;
r2.由8-114bp的连接DNA以及H1组成连接结构;r3.核小体的定位影响染色质的功能
rA:
有丝分裂间期的染色体纤维:
30nmrB:
DNA链拉伸后核小体的分布
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r1.链上的珠子+连接DNA:
物
~200bp
生r2.核心组蛋白;
做mr3.通过核酶切割DNA:
直心oc.径11nm的核小体
专o-oi秀bb物.w生wwEpigenetics,2019-2019,Semester1,USTC
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r1.核心组蛋白:
8个组蛋白的复合物;r2.146bp的核心DNA;r3.平均缠绕1.65圈。
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rA.核心组蛋白:
H2A,H2B,H3&H4
rB.组蛋白的结构;C.组蛋白二聚体的结构
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r二聚体:
H3&H4,H2A&H2B
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r四聚体vs.八聚体
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rDNA序列缠绕在核心组蛋白的八聚体上
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r核小体呈致密或疏松状态,形成30nm的染色体纤维
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r确定核小体的边界
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r1.8~114bp的连接序列;
r2.序列特异性的DNA结合蛋白质结合裸露的DNA序列。
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rDNA组装到核小体上能够抑制识别特异性序列的转录因子的结合rDNaseI切割:
平均间隔~10bp
rDNaseI与DNA双螺旋的小沟结合,并切断磷脂键;
r固定于平整表面的DNA:
10.5bp/圈
r核小体上的DNA:
10bp/圈
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r1.当有转录因子与DNA结合之后,可观察到不能被切割的部分
r3.核小体:
影响转录因子的结合
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转录
-
+
DNA
转录因子结合到基因的启动子区域
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r1.两类酶调控染色质重塑的过程:
组蛋白修饰因子(histonemodifiers)以及ATP依赖的染色质重塑因子(chromatinremodelers)
r2.组蛋白修饰因子并不改变核小体的位置,而是在DNA上作标记,以招募其他的活性成分(组蛋白密码)
r3.染色质重塑因子:
水解ATP释放能量,从而改变染色质的结构
r4.染色质重塑因子复合物
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染色质重塑因子
核小体
生物w秀wbo.c生om物
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组蛋白的乙酰转移酶的结合活化相应区域
去凝聚状态的染色质
组蛋白去乙酰化酶染色质重塑复合物
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组蛋白乙酰化酶染色质重塑复合物
生
物w秀w-w专.b心bioo做.c生om物
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r1.通过随机的方式在染色体的任意位置上定位,当恰好存在只少一个DNA结合的转录因子的时候使得染色质的结构重塑;
r2.一部分的SWI/SNF通过RNApolII的作用连接到特定的核小体上;r3.SWI/SNF通过转录因子的介导定位到特定位置上。
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rCRM:
chromatinremodelingmachinesra.DNA结合蛋白的介导rb.甲基化DNA的介导rc.骨架actin的介导rd.乙酰化组蛋白的介导
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ra.HO
rb.interferon-β
|A.SWI/SNF因子|B.ISWI因子r3.细胞中存在着各种不同激活或者沉默基因的表达
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r1.染色质的重塑因子通过利用ATP水解释放的能量,将核小体重新排布,从高度致密的染色质上解开;
r2.染色质重塑因子(Chromatinremodeling
factors),ATPase,按照蛋白质功能结构域的组成分类:
ATPaseBROMO
ATPase
ATPase
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r1.ATP或者dATP能够促使SWI/SNF重塑核小体r2.核小体重塑之后不能自发变回致密状态
r1.最早在果蝇中发现,是同源异型基因表达的上游调控因子,在细胞分化和增殖的过程中有着重要的作用;
r2.PcG:
沉默基因的表达;trxG(Brahma):
激活基因的表达
r3.在进化过程中高度保守
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生
物ww.bbOFF
发育的早期
Polycomb-Group
OFF
Maintenancephase
Transmissionofpatternafter
disappearanceofearly
factors
ON
Fab-7
Pc-/+
生物w秀w-w专.b心bioo.c
Fab-7Pc+/+Fab-7trx
-/+Fab-7trx+/+
r果蝇的Brahma(trxG)定位于染色体的活性区域rBrahma(trxG)与Polycomb几乎不共定位
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r1.PREs:
体内PcG特定结合的DNA位点r2.TREs:
体内trxG特定结合的DNA位点
r3.多个PREs或TREs能够增强基因抑制或激活的能力
生
物w秀w-w专.b心bioo做.c生om物
(PRE/TRE)
Pc-G
trx-G
同源异型基因的表达
PRC1
PRC2
PcphPscScmPclPhoSu(z)2dRINGE(z)escAsxcrm
M33/MPc1,MPc2,MPc3Rae28/Mph1Mel18,Bmi-1Scmh1,Scmh2M96YY1
Mel18,Bmi-1Ring1a,Ring1bEnx-1,-2/Ezh-1,-2eed
Asxl1,Asxl2
trxtrlbrmmoBaf170osasnr1zash-1ash-2lidkis
Mll,Mll2Brm,Brg1
Baf155,Baf250Baf47/Snf5Ash1lAsh2l
SWI/SNF
PhoRCComplexEsc/E(z)Complex
PRC1complex
trxG
FACTcomplexTAC1complex
Brm
complex
生物w秀w-w专.b心bioo做.c生om物
Pleiohomeotic(pho)Enhancerofzeste(E(z))extrasexcombs(esc)Polycomb(Pc)polyhomeotic(ph)Posteriorsexcombs(Psc)
PcG
Geneproteinmotifs
SET(H3K27MTase)WDrepeat
chromodomain
(BindingtoH3methylK9orK27)Zincfinger,SAMdomainRINGfinger
Zinc-finger(DNAbinding)
Geneproteinmotifs
BTB/POZ(dimerization)Zincfinger(DNAbinding)SET(H3K4HMTase)/PHD-fingerSET(H3/H4HMTase)/PHD-fingerbromodomain
(DNAdependentATPase/helicase)
Trithorax-like(Trl)
trithorax(trx)Ash-1
brahma(brm)
秀-专.b心bioo.co物
Ac
(BRMcomplex)
染色质重塑
trxG
ON
组蛋白的乙酰
化和甲基化MeK4H3
(TAC1andASH1complexes)
保持活性状态
(openchromatin)
PRE
gene
组蛋白的去乙酰化和甲基化
(ESC-E(Z)complex)
(PRC1complex)
BindsDNA
(sequence
物
RecognizesacetylateddependantORlysinesinhistonetails
independent)
生做m心oc.专o-oBindsDNAiANDprotein
秀bbBindsDNA物.w(sequence
dependantOR生windependent)
BindsDNAandwmaybealsohistonetails
what’sthisdoinginthenucleus?
?
?
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- 表观 遗传学 第四 染色质 重塑