基因组功能学习.pptx

第1页/共113页第一节 表观遗传学研究在不改变DNA顺序的情况下基因表达出现可遗传变化的学科. 这种表达模式的改变可通过有丝分裂和减数分裂传递给子代.表观遗传学是功能基因组学研究的重要领域, 是基因表达调控的重要方式之一.第2页/共113页表观遗传广义的表观遗传(epigenetic) 包括以下内容:1) DNA的甲基化2)位置效应3)核小体和组蛋白的修饰(乙酰基化和甲基化)4) RNAi (siRNA和miRNA)5)染色质的动态异染色质化 (如X-染色体的失活)6)基因组印记(genomic　imprinting)7)等位基因的副突变及同源抑制，颠换效应8)朊蛋白 (Prion)第3页/共113页基因的三维调控第4页/共113页位 置 效 应 位置效应是指由于基因变换了在染色体上的位置而引起表现型改变的现象。位置效应表明基因的功能以及基因对生物表现型的影响可以在不改变遗传物质本身的情况下仅仅由于遗传物质在染色体上的位置差别而发生变化。 位置效应实际上反映了基因组不同区域的特定的染色质结构。 第5页/共113页两种位置效应美国学者E.B.刘易斯把位置效应分为两大类型：稳定型和花斑型。稳定型位置效应 简称S型位置效应，表型 改变是稳定的。花斑型位置效应 简称V型效应，其表型改 变是不稳定的，从而导致显性和隐性 性状嵌合的花斑现象。 第6页/共113页β-球蛋白质基因座位控制区第7页/共113页果蝇的颠换效应-transvection effect第8页/共113页同源配对颠换效应机制第9页/共113页花斑型位置效应当某一基因由于染色体重排从原来的常染色质区移到异染色质区附近, 因异染色质的扩散效应, 造成基因表达的改变. 这种抑制效应的差别使基因表达受抑程度不同,由此产生嵌合.第10页/共113页副突变副突变:(paramuta-tion) 最初在玉米中发现的在杂合子中某一基因影响同一座位上另一等位基因的表型. 副突变在转基因表现型中也已发现, 称为同源抑制.第11页/共113页副突变遗传效应第12页/共113页同源配对与等位基因表达第13页/共113页远缘杂交同源配对与基因表达第14页/共113页染色质位置阻隔效应1）1985年，Udvardy等在果蝇染色体87A7条带热激蛋白基因座的两侧发现了两段取名为scs 和scs’(specialized chronatin structures, 特化染色质区)的顺序。scs和scs 长分别为350 bp 和 200 bp，对DNAase I 有高度抗性。这两个序列的两侧均有DNAase I超敏位点，各为100 bp。2）将scs置于控制眼睛颜色的基因两侧然后导入果蝇，转化的果蝇品系不管转基因位于何处，均可产生类似的表型，说明scs可使转基因免受内源染色质的“位置影响” 。 这种可以阻止邻近位置激活或失活效应的顺序现在称之为绝缘子（insulator）。第15页/共113页 果蝇绝缘子（insulator）第16页/共113页 果蝇多线染色体横纹区SCS专一性结合蛋白质第17页/共113页绝缘子可阻止相邻基因之间增强子的彼此干扰1)真核生物增强子具有双向作用, 超长距离功 能, 从而带来位置相邻基因之间的彼此干扰 问题.2)有些基因位与异染色质邻近, 会受到抑制效应的干扰.绝缘子可以阻止上述因位置原因产生的对基因表达的抑制.第18页/共113页绝缘子的定向控制第19页/共113页 绝缘子效应方向性的说明绝缘子的效应具有方向性 果蝇的yellow（y）座位有4个增强子元件，2个位于启动子上游，另2个位于外显子1和2之间，它们分别负责不同组织特异性的yellow基因的表达。将含有绝缘子的果蝇逆转录转座子gypsy依次分别插入每个增强子元件的附近，绝缘子对增强子的阻隔效应依位置不同而异: 1)如果插入位置在启动子的5‘方向，将影响绝缘子上游 增强子元件的作用。2)如果插入位置在启动子的3‘方向，只影响下游增强子 元件的功能。3)如果插入位置不在增强子与启动子之间，绝缘子对增 强子无阻隔效应。第20页/共113页 绝缘子（2）第21页/共113页 绝缘子结合蛋白（CTCF）（1）第22页/共113页 绝缘子DNA结合蛋白一种DNA-结合蛋白CTCF(CCCTC-binding factor, CCCTC结合因子)可专一性与该42 bp顺序结合。CTCF已在其它实验中被证明参与基因的转录激活与沉默，是一个含有11个锌指的分子量为82 ku的蛋白质。人体T细胞受体α/δ座位及爪蟾（Xenopus）RO (repeat organizer, 重复顺序组织者) rRNA基因调控区绝缘子均有保守的CTCF结合位点 (Bell, 2001)。这些在进化上处于不同地位的物种中广泛