基因组学第4章接近基因组教案分析.ppt

核基质 核基质(nuclear matrix),细胞核内除核膜、染色质、核仁和核孔外的骨架结构。 在核内每一条染色体都有自己的地域 染色质(chromatin) 真核生物细胞中细胞核内DNA和蛋白质高度包装的紧密复合体结构。 染色质的低水平包装：核小体和30nm螺旋管纤维是分裂间期细胞核染色质形式。（松散） 中期染色体是最高水平的压缩。 异染色质(heterochromatin)与常染色质(euchromatin) 异染色质，是指在间期细胞核中，仍然高度折叠的、用碱性染料染色着色深的一部分染色质。它们不转录而且复制较晚。 常染色质，是指间期核内染色质纤维折叠压缩程度地处于伸展状态，用碱性染料染色时着色浅的那些染色质。是基因转录的必要条件，也就是说不是常染色质的所有基因都转录。 核基质与染色质核基质连接区域 常染色质中附着于基质上的DNA区域，富含AT，称为基质结合区域(matrix-associated region, MAR)或骨架附着区(scaffold attachment region, SAR) 连接在核基质上的DNA环，称为结构域。 结构域、功能域和DNA酶I敏感区域 功能域，也称为活性染色质，具有转录活性的染色质，即表达基因周围的DNA区域。 活性染色质对DNA酶I消化作用更敏感。这些敏感位点常位于基因5’端启动子区域。 对DNase I 敏感区域中的一个功能机构域 功能域由绝缘子限定 某些功能域包含基因座控制区域 第二节 染色质结构和基因组表达 组蛋白的化学修饰 乙酰化 甲基化 泛素化 苏素化 磷酸化 组蛋白的乙酰化修饰 组蛋白的乙酰化与基因表达 组蛋白乙酰化激活基因表达 组蛋白去乙酰化抑制基因组的活化区域 组蛋白的其他修饰类型 H3、H4的N端赖氨酸和精氨酸残基的甲基化 H2A、H2B、H3、H4的N端丝氨酸磷酸化 H2A和H2B的C端赖氨酸的泛素化 组蛋白甲基化修饰 为了让细胞利用包含在其基因组中的各类基因的生物信息，它们都必须被有序的表达。这种有序的表达决定了转录组的组成，这又进一步决定了蛋白质组的性质，确定了细胞所能执行的功能。 我们接下来的五章内容将讲述——基因组如何行使功能。这部分内容研究生物信息从基因组传递到转录组和蛋白脂组的过程。包含了： 接近基因组——我们从基因组本身出发，研究染色质结构影响基因组表达的整体模式； 转录起始复合物的组装——观察真核生物和原核生物中转录复合物的结构，探索这些结构组装的方式； RNA的合成和加工——接着过渡到转录组和 蛋白质组的合成与加工——蛋白质组的组分合成和加工事件。 基因组活性的调控——最后，探索细胞所采用的各种调节基因组表达策略，这些策略使细胞针对细胞外的环境具备相应的基因组活性，使多细胞生物能适应复杂的发育进程。 本章我们研究基因组表达。核环境对利用包含于真核基因组内的生物信息进行表达的影响，能否获取这些信息取决于DNA包装成染色质的方式，取决于能够沉默或激活部分或全部染色体的加工方式。 * 人的第12号染色体一个50kb的片段。 如果从简单的基因图谱来看，人们倾向于认为基因组整体上很容易被参与基因表达调控的DNA结合蛋白接近。然而实际情况并非如此。位于真核生物细胞核或原核生物拟核中的DNA，结合着很多与基因表达不直接相关的蛋白质，只有它们被替换掉后，RNA聚合酶和其他参与表达调控的相关蛋白质才能接近DNA。 我们对于原核生物基因组的组织形式还不是很清楚，因此对这些事件的了解非常有限。 但在真核生物中，我们已经开始认识到DNA被包装成染色质是如何影响基因组表达的。组蛋白不仅仅参与构成染色质的机构，而且积极参与了决定在单个细胞内基因组哪一部分表达的过程。 首先我们来看真核细胞核内部的结构。 * 细胞核内具有复杂的结构，并且与其必然行使的不同生化活性相关。 核内不同功能的区域不存在明显的膜结构分隔，所以利用传统的光镜与电镜技术是无法观察到细胞核内的这种功能性分区的。 通过温和的非离子型去垢剂融解细胞膜，随后利用DNA酶降解核DNA，然后盐抽提去除碱性的组蛋白，核的亚结构展示为蛋白质与RNA纤维组成的复杂网格结构，这称为核基质。 蓝色的为核仁，是合成和加工rRNA分子的中心。 紫色区域指示与RNA剪接相关蛋白质的位置。 核内有大量的DNA和RNA，但蛋白质仍可在大约1min内横穿整个核。因此与基因组表达有关的蛋白质具有从一个活性位点运动至另一位点的自由，该运动是依据细胞变化的要求进行的。特别是连接型的组蛋白，它们与其在基因组中的结合位点持续地发生解离合重新组合。即组成染色质的DNA-蛋白质复合物是动态变化的，这与基因组表达密切相关。 * 早期认为，在真核细胞核内的染色体四随机分布的。现在我们知道，每一条染色体都占有自己的空间，或地域。 人18号染色