細胞核與染色質(zhì)PPT課件

1、細胞核與染色質(zhì)王飛 introduction- nucleus 最大的細胞器(organelle)v重要的胞內(nèi)區(qū)室(compartment)核被膜核基質(zhì)染色質(zhì)核仁核體染色質(zhì)包裝遺傳信息讀取rna修飾rnp組裝核孔物質(zhì)運輸cell biology concern about 細胞生物學： 基本結(jié)構(gòu) 組成成分 核內(nèi)生命活動的組織、協(xié)調(diào) 生理意義 基因的分子生物學： 染色質(zhì)包裝 從dna到mrna 非編碼rna 遺傳學 生物化學內(nèi)容提要基本結(jié)構(gòu)及主要功能元件1核內(nèi)分子生物學過程概述2核孔復(fù)合體及其介導的物質(zhì)運輸3核膜的崩解與組裝4核仁及其他核內(nèi)結(jié)構(gòu)的組成與功能5細胞核基本結(jié)構(gòu) 核被膜 核基質(zhì) 染色質(zhì)

2、 核仁 核體核被膜的結(jié)構(gòu)組成核被膜(nuclear envelope)核膜(nuclear membrane)核孔復(fù)合體(nuclear pore complex,npc)核纖層(nuclear lamina)核膜(nuclear membrane) 外核膜 核糖體顆粒 與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連 內(nèi)核膜 無核糖體顆粒 lbr 核周間隙 與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔相通 核孔 內(nèi)外膜融合 孔膜區(qū)核孔復(fù)合體(npc) 孔膜區(qū)域組裝的復(fù)雜蛋白復(fù)合物 核質(zhì)物質(zhì)運輸核纖層(nuclear lamina) 核纖層蛋白(lamin a-c) 纖維狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)支撐 調(diào)節(jié)基因表達 調(diào)節(jié)dna損傷修復(fù)v內(nèi)核膜 npc 核周染色質(zhì)v分裂期

3、核被膜的崩解與組裝核基質(zhì) 核骨架 蛋白質(zhì)纖維網(wǎng)架結(jié)構(gòu)體系 真核生物細胞核起源于原核細胞入侵？融合？染色質(zhì) 分子生物學：萬倍壓縮v遺傳學：數(shù)量 核型 結(jié)構(gòu)v細胞生物學：不同染色質(zhì)形態(tài)的核內(nèi)分布 核周異染色質(zhì)袢環(huán)結(jié)構(gòu)(loop)染色體區(qū)域化分布核仁與核體 核仁：染色體的核仁組織區(qū) rna 蛋白 核糖體的裝配工廠v 核體：功能元件 rnp集中區(qū)域 非編碼rna 蛋白 rna修飾 rnp組裝 核糖體裝配內(nèi)容提要基本結(jié)構(gòu)及主要功能元件1核內(nèi)分子生物學過程概述核內(nèi)分子生物學過程概述2核孔復(fù)合體及其介導的物質(zhì)運輸3核膜的崩解與組裝4核仁及其他核內(nèi)結(jié)構(gòu)的組成與功能5核內(nèi)分子生物學過程 染色質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié) dna復(fù)

4、制、修復(fù)、重組 基因轉(zhuǎn)錄及其調(diào)控 rna 加工短片：chromosome coil短片：dna replication短片：strand exchange短片：gene transcription內(nèi)容提要基本結(jié)構(gòu)及主要功能元件1核內(nèi)分子生物學過程概述2核孔復(fù)合體及其介導的物質(zhì)運輸核孔復(fù)合體及其介導的物質(zhì)運輸3核膜的崩解與組裝4核仁及其他核內(nèi)結(jié)構(gòu)的組成與功能5核孔復(fù)合體-核質(zhì)轉(zhuǎn)運通道 跨內(nèi)外核膜 親水通道 核孔直徑 80-120nm 復(fù)合體直徑120-150nm 自由擴散 順濃度梯度 有效直徑 9-10nm 40-60kd 無需能量 主動運輸 信號肽 需能量 不去折疊雙向同時運輸 轉(zhuǎn)運速度極快（

5、500個/s） 短片：rapid nuclear importation核孔復(fù)合體的結(jié)構(gòu) 30余種蛋白亞基 多拷貝組合 八邊形對稱結(jié)構(gòu)柱狀亞基環(huán)帶亞基腔內(nèi)亞基環(huán)狀亞基蛋白纖維核籃核孔復(fù)合體轉(zhuǎn)運的分子尺寸限制 無定形結(jié)構(gòu)域(unstructured region) 無序屏障 主動運輸與信號肽 蛋白分選：信號肽 核轉(zhuǎn)運信號(nts) 核分選：核定位信號(nls) 核輸出信號(nes) 任何位置 完成分選后不剪切核孔復(fù)合體轉(zhuǎn)運的生物大分子 nts/向?qū)У鞍?轉(zhuǎn)入(import) 組蛋白 dna聚合酶 rna聚合酶 rna加工相關(guān)蛋白 轉(zhuǎn)出(export) trna mrna 核糖體前體顆粒 轉(zhuǎn)入&a

6、mp;轉(zhuǎn)出 基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白（轉(zhuǎn)錄因子） rna向?qū)У鞍?主動運輸模型 通道：npc 出入口：蛋白纖維 搬運工：核轉(zhuǎn)運受體 (nuclear transport receptor) 輔助：fg-repeats ran gtp 直接結(jié)合 多種ntr 識別不同nts 間接結(jié)合 適配蛋白(adaptor protein)v無信號肽大分子 “搭車”rna 蛋白質(zhì) 與有信號肽的蛋白結(jié)合 v兩類核轉(zhuǎn)運受體(ntr) 入核轉(zhuǎn)運受體(nir) 識別nls 蛋白入核 出核轉(zhuǎn)運受體(ner) 識別nes 蛋白出核核轉(zhuǎn)運受體對靶蛋白的識別gtpase：ran 導航： 控制轉(zhuǎn)運方向 調(diào)控因子： ran-gap ran

7、-gef ran控制的ntr分子開關(guān)npc主動運輸?shù)姆肿幽Ｐ蛂na的出核轉(zhuǎn)運 向?qū)Х肿樱壕哂衝es的輔助蛋白 質(zhì)量檢查：正確折疊和加工的rna分子才能 獲得出核資格內(nèi)容提要基本結(jié)構(gòu)及主要功能元件1核內(nèi)分子生物學過程概述2核孔復(fù)合體及其介導的物質(zhì)運輸3核膜的崩解與組裝核膜的崩解與組裝4核仁及其他核內(nèi)結(jié)構(gòu)的組成與功能5核膜的崩解與組裝-骨架章交叉 發(fā)生于細胞分裂過程中 觸發(fā)點：磷酸化 p34cdc2 n端ser22 c端ser392 lamin a 單體形式游離 lamin b 與核膜小泡結(jié)合核膜的崩解與組裝1 核孔復(fù)合體和核被膜片段如何找到染色體？2 游離到胞質(zhì)中的核蛋白如何回到核內(nèi)？3 如何避

8、免不屬于核內(nèi)的胞質(zhì)蛋白在核膜組裝時混入核內(nèi)？找到染色體 前期核膜崩解后 游離于胞質(zhì)內(nèi)： 核膜小泡(雙層核膜+膜蛋白) npc亞基蛋白+nir fg repeats lamin ran ran-gap 末期染色體上： ran-gef ran-gtp cloud lamin去磷酸化啟動核膜重組： 核膜小泡 lamin npc蛋白+nir npc+nir ran-gtp cloud 核蛋白回歸及非核蛋白屏蔽 npc 組裝完畢即開始工作：入核轉(zhuǎn)運 nls不剪切的生理意義：反復(fù)利用 核膜組裝緊貼染色體：屏蔽非核蛋白無意義轉(zhuǎn)運 核蛋白回歸內(nèi)容提要基本結(jié)構(gòu)及主要功能元件1核內(nèi)分子生物學過程概述2核孔復(fù)合體及

9、其介導的物質(zhì)運輸3核膜的崩解與組裝4核仁及其他核內(nèi)結(jié)構(gòu)的組成與功能核仁及其他核內(nèi)結(jié)構(gòu)的組成與功能5核仁- ribosome-producing factory unlike many of the major organelles in the cell, the nucleolus is not bound by a membrane, it is a large aggregate of macromolecules. 染色質(zhì)（rrna genes） 前體rrna 成熟rrna rrna加工酶 向?qū)na（snornp） 核糖體蛋白 核糖體亞單位前體顆粒 核骨架染色質(zhì)的核仁組織區(qū) 核仁組織區(qū)袢環(huán)dna 核仁主體結(jié)構(gòu)核糖體加工過程rrna基因轉(zhuǎn)錄前體rrna加工成熟rrna組裝核糖體亞單位前體顆粒出核核仁的電鏡結(jié)構(gòu) 纖維中心：rrna基因區(qū)域