染色質(zhì)結(jié)構(gòu)課件

1、關(guān)于染色質(zhì)結(jié)構(gòu)第一張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月23.1 引言 當(dāng)轉(zhuǎn)錄定義為DNA與各種轉(zhuǎn)錄因子以及RNA聚合酶相互作用時(shí)，我們只是準(zhǔn)確描述了體外實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象，但忽略了體內(nèi)轉(zhuǎn)錄的一個(gè)重要特征。細(xì)胞基因組是由核小體組成起來(lái)的，但是如果啟動(dòng)子序列被包裹在核小體內(nèi)，則轉(zhuǎn)錄起始往往被阻止。第二張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 局部染色質(zhì)結(jié)構(gòu)是控制基因表達(dá)的有機(jī)部分?；虼嬖谥鴥煞N結(jié)構(gòu)狀態(tài)；只有在基因表達(dá)的細(xì)胞里，它才處于一種“活化”狀態(tài)，其結(jié)構(gòu)改變發(fā)生在轉(zhuǎn)錄開(kāi)始之前，這表明基因是“可被轉(zhuǎn)錄的”這也說(shuō)明基因表達(dá)的第一步是基因必須獲得有活性狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。第三張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于202

2、2年6月 染色質(zhì)局部區(qū)域處在非活性（沉默）狀態(tài)的機(jī)制與它的啟動(dòng)子被抑制的方式有關(guān)。參與異染色質(zhì)形成的蛋白質(zhì)通過(guò)組蛋白作用于染色質(zhì)，這樣，組蛋白的修飾作用可能是該作用中很重要的特征。第四張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 染色質(zhì)的這種變化一旦形成，就可能在整個(gè)細(xì)胞分裂過(guò)程保持下去，產(chǎn)生表觀遺傳狀態(tài)，此時(shí)，自我永生化的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)決定了基因的特性，表觀遺傳的概念反應(yīng)了基因可以保持一種遺傳情況，而該狀態(tài)不依賴于基因序列。同時(shí)，更進(jìn)一步的了解表觀遺傳的特征是由朊病毒自我永生化的結(jié)構(gòu)而得到的。第五張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月23.2 染色質(zhì)有兩種狀態(tài) 關(guān)鍵概念：染色質(zhì)結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的，不會(huì)因

3、為轉(zhuǎn)錄因子與組蛋白平衡的變化而改變。 有兩種模型可以用來(lái)解釋DNA表達(dá)狀態(tài)的改變：化學(xué)平衡和不連續(xù)的狀態(tài)改變。第六張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 圖23.1表示平衡模型。這里惟一相關(guān)的因子是阻抑物或激活劑的濃度，它在游離形式和與DNA結(jié)合形式之間形成一種平衡。第七張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 圖23.2表明兩種可以定位于真核生物啟動(dòng)子的條件：在非活性狀態(tài)下，核小體出現(xiàn)，它們阻止基本轉(zhuǎn)錄因子和RNA聚合酶與DNA的結(jié)合；在活性狀態(tài)下，基本轉(zhuǎn)錄機(jī)器占據(jù)了啟動(dòng)子，于是組蛋白的八聚體就無(wú)法與之結(jié)合。第八張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第九張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022

4、年6月 需要注意的是：這些體外系統(tǒng)使用不成比例的反應(yīng)成分，這會(huì)創(chuàng)造非自然的情況。因此，這些結(jié)構(gòu)的重要意義并不是它證明了體內(nèi)作用的機(jī)制，而是它確定了一條原則：轉(zhuǎn)錄因子或核小體可能形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，它不會(huì)由于游離成分平衡的變化而改變。第十張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月23.3 染色質(zhì)改變是一個(gè)活性的過(guò)程 關(guān)鍵概念：若干染色質(zhì)重建復(fù)合體所用的能量都是由ATP水解提供的。SWI/SNF，RSC，NURF復(fù)合體都是很大的；它們一些共同的亞基。重建復(fù)合體本身并沒(méi)有對(duì)任何位點(diǎn)的特異性，但必須與轉(zhuǎn)錄裝置的成分結(jié)合。第十一張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月染色質(zhì)重建（chromatin remode

5、ling）是指導(dǎo)致染色質(zhì)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的一般過(guò)程，這包括幾種依賴于能量供給的組蛋白置換機(jī)制。圖23.3演示了ATP水解因子的動(dòng)態(tài)模型的原理，當(dāng)組蛋白八聚體從DNA釋放出來(lái)，其他蛋白質(zhì)才能結(jié)合。第十二張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第十三張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 圖23.4總結(jié)了體外染色質(zhì)重建的各種改變類(lèi)型：組蛋白八聚體可以在DNA上滑動(dòng)，改變核酸和蛋白質(zhì)之間的關(guān)系，它能改變特定序列在核小體表面的位置。組蛋白八聚體的間距可以改變，同樣也相應(yīng)地改變了各個(gè)序列與蛋白質(zhì)的相對(duì)位置。最大的變化可能是八聚體完全與DNA分離而產(chǎn)生一個(gè)無(wú)核小體的缺口。第十四張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于20

6、22年6月第十五張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 染色質(zhì)重建的作用通常是改變待轉(zhuǎn)錄基因的啟動(dòng)子處核小體的組織形式，這就要求轉(zhuǎn)錄裝置與啟動(dòng)子靠近。 染色質(zhì)重建是通過(guò)大的復(fù)合體利用水解ATP提供的能量來(lái)完成的。第十六張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 圖23.5沿用直觀的名字，兩個(gè)主要的復(fù)合體類(lèi)型是SWI/SNF和ISW，酵母的每個(gè)類(lèi)型都各有兩種復(fù)合體；在果蠅和人類(lèi)中也找到了每一種類(lèi)型的復(fù)合體。第十七張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 DNA和組蛋白八聚體之間的接觸有很多種，有14種已經(jīng)在晶體結(jié)構(gòu)中被鑒定出。為了使八聚體能被釋放或易位到一個(gè)新的位置，所有這些接觸都要被破壞。 一

7、個(gè)由重建復(fù)合體催化的重要反應(yīng)是核小體滑動(dòng)（sliding）。最早觀察到的現(xiàn)象是：ISW家族能影響核小體的定位而不適用置換八聚體，這是滑動(dòng)反應(yīng)的結(jié)果。第十八張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 SWI/SNF復(fù)合體活動(dòng)中的一個(gè)難題是它的大小。它有11個(gè)亞基，總的分子質(zhì)量約為2*106Da，相比之下，RNA聚合酶和核小體就顯得很小了，這就很難理解所有這些成分如何保持在核小體表面的DNA相互作用。第十九張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月23.4 核小體的組織可能在啟動(dòng)子處被改變 關(guān)鍵概念：重建復(fù)合體通過(guò)序列特異的激活劑被招募到啟動(dòng)子。一旦重建復(fù)合體結(jié)合，轉(zhuǎn)錄因子就可能被釋放。MMTV啟動(dòng)子

8、需要核小體旋轉(zhuǎn)定位的改變，使得激活劑能與核小體上的DNA結(jié)合。第二十張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 重建復(fù)合體如何定位到染色質(zhì)上的特異位點(diǎn)呢？它們自己不含能結(jié)合特異DNA序列的亞基，因此我們提出了圖23.6中所示的模型，它們是被激活劑或阻抑物招募的。第二十一張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 轉(zhuǎn)錄因子與重建復(fù)合體之間的相互作用提供了我們了解它們作用機(jī)理的重要提示。 我們發(fā)現(xiàn)基因的活化需要重建復(fù)合體的參與，這是因?yàn)閺?fù)合體對(duì)于一些轉(zhuǎn)錄因子活化它們靶基因的能力是必需的。第二十二張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 PHO系統(tǒng)是最早的系統(tǒng)之一，它表明核小體組織的變化參與基因的活化。

9、在PHO5啟動(dòng)子，bHLH調(diào)控因子PHO4通過(guò)誘導(dǎo)4個(gè)精確位置的核小體的解離而對(duì)磷酸鹽起反應(yīng)，這個(gè)過(guò)程不依賴于轉(zhuǎn)錄和復(fù)制。第二十三張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 然而情況并不總是如此，核小體還必須解離，這樣轉(zhuǎn)錄才能起始。一些激活劑可以在核小體的表面與DNA結(jié)合。核小體似乎是精確地定位在某些類(lèi)固醇激素應(yīng)答元件處，而激素受體可以在此與之結(jié)合。第二十四張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月圖23.7顯示了核小體結(jié)構(gòu)如何控制因子的結(jié)合。第二十五張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 當(dāng)激素加入后，HR保護(hù)它在啟動(dòng)子處的結(jié)合位點(diǎn)，但是不影響微球菌核酸酶的敏感位點(diǎn)。這些位點(diǎn)標(biāo)志著核小體的任何

10、一端，這表明HR是在核小體表面與DNA結(jié)合的。第二十六張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月23.25 小結(jié) 起始前復(fù)合物的存在表明基因處于“活性”狀態(tài)，它準(zhǔn)備被轉(zhuǎn)錄。 超敏位點(diǎn)會(huì)發(fā)生于不同的情況下，這暗示它們的存在反映了一個(gè)普遍的原理：具有起始活性的雙螺旋位點(diǎn)是沒(méi)有核小體的。 調(diào)控區(qū)域位于核小體的基因通常不被表達(dá)。第二十七張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 活性染色質(zhì)和失活染色質(zhì)之間不存在化學(xué)平衡。突然的破壞事件對(duì)于將一種狀態(tài)轉(zhuǎn)化成另一種狀態(tài)是需要的。 組蛋白在復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過(guò)程中發(fā)生乙?；?，它可能形成一個(gè)不太緊密的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。 與特異染色體區(qū)域結(jié)合的蛋白質(zhì)，和能與組蛋白相互作用的蛋白質(zhì)，參與了異染色質(zhì)的形成。第二十八張，PPT共三十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 異染色質(zhì)的形成可能在特定位點(diǎn)起始，然后向外擴(kuò)展，