【正文】 在次黃嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情況下，經(jīng)次黃嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)化酶（HGPRT）和胸腺嘧啶核苷激酶（TK）的催化作用合成DNA。甲基化可使基因失活，去甲基化又可使基因恢復活性。在紅細胞DNA的上面一股鏈上4個位點全部甲基化，下股鏈只有50%甲基化，但經(jīng)雌二酮處理后數(shù)小時內(nèi)甲基化的形式發(fā)生急劇變化，上股鏈中4個位點全部去甲基化，與卵黃蛋白原mRNA相吻合，而另一股鍵上4個位點滯后24小時才去甲基化，這就是在肝細胞中卵黃蛋白原基因中的5′端調(diào)節(jié)區(qū)有部分半甲基化位點，而雌激素的處理只引起其中一條鏈迅速地去甲基化，另一條鏈暫時仍保持本甲基化狀態(tài)，所以此基因在雄體中處于甲基化狀態(tài)，沒有活性。這是因為缺乏雌激素之故。現(xiàn)以卵黃原蛋白Ⅱ基因為例來說明這個問題。特異性很強，對半甲基化的DNA有較高的親和力，使新生的半甲基化DNA迅速甲基化，從而保證DNA復制及細胞分裂后甲基化模式不變。由于對DNaseⅠ的敏感性反映了染色質(zhì)中DNA的有效性，我們將這些位點描述為染色質(zhì)中特殊DNA暴露區(qū)域，一般在轉(zhuǎn)錄起始點附近，即5′端啟動子區(qū)域，少部分位于其它部位如轉(zhuǎn)錄單元的下游。相反，在母雞輸卵管細胞的核中，卵清蛋白的基因是具有轉(zhuǎn)錄活性的，但卻不能產(chǎn)生珠蛋白的RNA，卵清蛋白基因的序列對DNaseⅠ 的降解要比珠蛋白基因的序列敏感得多。當一個基因成為轉(zhuǎn)錄活性狀態(tài)時，含有這個基因的染色質(zhì)區(qū)域?qū)NaseⅠ（一種內(nèi)切酶）降解的敏感性要比無轉(zhuǎn)發(fā)活性區(qū)域高得多。 結構異染色質(zhì)的特征：在中期染色體上多定位于著絲粒區(qū)、端粒、次縊痕 及染色體臂的某些節(jié)段；由相對簡單、高度重復的DNA序列構成, 如衛(wèi)星DNA；具有顯著的遺傳惰性, 不轉(zhuǎn)錄也不編碼蛋白質(zhì)；在復制行為上與常染色質(zhì)相比表現(xiàn)為晚復制早聚縮兼性異染色質(zhì)在某些細胞類型或一定的發(fā)育階段, 原來的常染色質(zhì)聚縮, 并喪失基因轉(zhuǎn)錄活性, 變?yōu)楫惾旧|(zhì)，如X染色體隨機失活。 常染色質(zhì)(euchromatin) ：指間期核內(nèi)染色質(zhì)纖維折疊壓縮程度低, 處于伸展狀態(tài)（典型包裝率750倍）, 用堿性染料染色時著色淺的那些染色質(zhì)。松散的染色質(zhì)中的基因可以轉(zhuǎn)錄。makorin1－p1是makorin1基因的假基因。在過去的幾十年中，假基因一直被認為是分子化石，是進化中基因突變的遺跡。以上3個特征明顯提示這些序列是從成熟mRNA衍生而來，因此這類假基因又被稱為處理后的假基因(圖1)?，F(xiàn)已在大多數(shù)真核生物中發(fā)現(xiàn)了假基因，如Hb的假基因、干擾素、組蛋白、α球蛋白和β球蛋白、肌動蛋白及人的rRNA和tRNA基因均含有假基因。胎兒血紅蛋白對氧的親和力比成人更大，因而利于胎兒得快速發(fā)育。在每個基因家族中，基因排列的順序就是它們在發(fā)育階段的表達順序。 1） 簡單基因家族2） 復雜基因家族海膽，5個基因組成串聯(lián)單位，可以重復1000次。 基因家族的特點： ①基因家族的成員可以串聯(lián)排列在一起，形成基因簇(gene cluster)或串聯(lián)重復基因(tandemly repeated genes)，它們可同時發(fā)揮作用，合成某些蛋白質(zhì)，如rRNA、tRNA和組蛋白的基因； ②有些基因家族的成員也可位于不同的染色體上，這些不同成員編碼一組功能上緊密相關的蛋白質(zhì)，如珠蛋白基因； ③有些成員不產(chǎn)生有功能的基因產(chǎn)物，這種基因稱為假基因 (Pseudogene)。真核生物的DNA是單順反子，很少有置于一個啟動子的控制之下的操縱子。④ 真核生物能夠有序地根據(jù)生長發(fā)育階段的需要進行DNA片段重排，還能在需要時增加細胞內(nèi)某些基因的拷貝數(shù)。第八講 真核生物的基因調(diào)控一、真核生物的基因結構特點① 在真核細胞中，一條成熟的mRNA鏈只能翻譯出一條多肽鏈，不存在原核生物中常見的多基因操縱子形式。⑤ 在真核生物中，基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)區(qū)相對較大，它們可能遠離啟動子達幾百個甚至上千個堿基對，這些調(diào)節(jié)區(qū)一般通過改變整個所控制基因539。⑥ 真核生物的RNA在細胞核中合成，只有經(jīng)轉(zhuǎn)運穿過核膜，到達細胞質(zhì)后，才能被翻譯成蛋白質(zhì)，原核生物中不存在這樣嚴格的空間間隔。真核生物中許多相關的基因按功能成套組合，被稱為基因家族（gene family）。假基因與有功能的基因同源，原來可能也是有功能的基因，但由于缺失，倒位或點突變等，使這一基因失去活性，成為無功能基因。串聯(lián)單位中的每個基因分別被轉(zhuǎn)錄成單順反子RNA，這些RNA都沒有內(nèi)含子，而且各基因在同一條DNA鏈上按同一方向轉(zhuǎn)錄，每個基因的轉(zhuǎn)錄與翻譯速度都受到調(diào)節(jié)。原始珠蛋白大約產(chǎn)生于8億年前，由單基因編碼，現(xiàn)代珠蛋白基因家族是由同一個原始基因通過一系列重復、突變和轉(zhuǎn)位演變而成的。4） 假基因 1977年，G由于假基因不工作或無效工作，故有人認為假基因，相當人的痕跡器官，或作為后補基因。d) 這類假基因的序列兩端常被7～21bp的正向重復序列包圍。而2003年5月日本學者Hirotsune的報導第一次揭示了假基因的功能。如果將假基因makorin1－p1敲除，makorin1基因?qū)⒈魂P閉。染色體中的某些區(qū)段到分裂期后不像其他部分解旋松開，仍保持緊湊折疊的結構，在間期核中可以看到其濃集的斑塊，稱為異染色質(zhì)（hetrochromatin），其中從未見有基因轉(zhuǎn)錄表達。常染色質(zhì)是進行活躍轉(zhuǎn)錄的部位，呈疏松的環(huán)狀，電鏡下表現(xiàn)為淺染。 異染色質(zhì)化可能是關閉基因活性的一種途徑。這是由于此區(qū)域染色質(zhì)的DNA蛋白質(zhì)結構變得松散，DNaseⅠ易于接觸到DNA之故。很多實驗得出的結論幾乎都是有轉(zhuǎn)錄活性的基因?qū)NaseⅠ的敏感性增加，DNaseⅠ敏感區(qū)的范圍隨著基因序列的不同而變化，從基因周圍幾個Kb到兩側20Kb大小不等。超敏感位點建立于轉(zhuǎn)錄起始之前，轉(zhuǎn)錄的誘導物除去后雖超敏感位點信然存在，但轉(zhuǎn)錄卻很快停止，說明超敏感位點的存在是轉(zhuǎn)錄起始的必要條件，但不是充分條件。B 從頭合成型甲基化酶 無需模板指導完成甲基化修飾。卵黃蛋白并非在卵母細胞或受精卵中合成的，而是在成熟的雌性動物肝中先合成卵黃蛋白原（vetellogenin），然后分泌到血液中，再運送到卵巢。其分子機制仍和甲基化有關。酶對CpG位點的甲基化是有選擇的，例如小鼠β珠蛋白基因5′側翼有5個CpG位點，其中4個較集中。5氮胞苷（圖1845）沒有游離的5′H，因而不能接受甲基，若將它摻入DNA取代胞苷是可以改變基因的甲基化狀態(tài)，而達到去甲基化。細胞融合的選擇培養(yǎng)基中有三種關鍵成分：次黃嘌呤（hypoxanthine，H）、氨甲蝶呤（aminopterin，A）和胸腺嘧啶核苷（thymidine，T），所以取三者的字頭稱為HAT培養(yǎng)基。選擇出的融合細胞中一部分帶有2條人的X染色體，一條有活性，一條是失活的。這個實驗說明HGPRT基因在失活染色體上重新被活化是由于5氮胞苷起到去甲基化的作用，也說明萊昂化不是抑制因子的持續(xù)存在，而是一條染色體被選擇性甲基化之故。由于ZDNA結構收縮，螺旋加深，使許多蛋白質(zhì)因子賴于結合的元件縮入大溝而不利于基因轉(zhuǎn)錄的起始。若進一步提高甲基化密度，即使增強后的啟動子仍無轉(zhuǎn)錄活性。因此，特定部位的5－mC脫氨基反應，將在DNA分子中引入可遺傳的轉(zhuǎn)化，若位點突變發(fā)生在DNA功能區(qū)域，就可能造成基因表達的紊亂。有關資料X染色體失活是指哺乳動物二倍體細胞中除保持一個活性X染色體外，將其余的X染色體全部失活。Xist基因就定位于X失活中心，其特異轉(zhuǎn)錄物是一個剪接過的大分子非編碼RNA，長約15kb，它在雌性體細胞的失活X染色體上特異地大量表達。當X失活起始時，從將要被失活的X染色體上轉(zhuǎn)錄而來的Xist RNA得到了穩(wěn)定并且順式傳播，覆蓋X染色體，完成X失活。穩(wěn)定因子在失活X染色體上穩(wěn)定Xist RNA并介導其與X染色體的作用，而阻斷因子則與活性X染色體上的X失活中心作用并阻斷Xist RNA的表達。Xce有強、弱兩種。Xist基因中的一些序列也可以影響X失活的選擇過程，有實驗證實一段6kb的Xist序列在X染色體的失活選擇中起到了決定性的作用。這時，兩個Xist等位基因的表達也出現(xiàn)了差別，一個位點的Xist RNA出現(xiàn)了高表達并且與失活X染色體順式相連，另一個位點的Xist基因表達量仍保持低水平，帶有這個位點的X染色體就成為活性X染色體。另外，這兩種細胞間的Xist RNA前體的數(shù)量和半衰期也基本相同?！　失活的過程含有三個調(diào)節(jié)Xist基因表達模式所必需的動作：失活X染色體上穩(wěn)定因子對Xist RNA的穩(wěn)定；將穩(wěn)定因子限制于失活X染色體上；活性X染色體上Xist基因表達的沉寂。Xist與X失活的傳播和維持雌性體細胞中覆蓋于失活X染色體上的Xist RNA外觀呈簇集顆粒狀，其功能不受DNase與RNase H的影響，這暗示Xist RNA并未與DNA接觸。在雌性胚胎干細胞的分化過程中，X染色體復制延遲、Xist轉(zhuǎn)錄物得到穩(wěn)定，這與X連鎖基因表達的下調(diào)和低乙?；疿染色體的出現(xiàn)是一致的?！　”M管XIST/Xist在X染色體失活中的重要性不容質(zhì)疑，但是細胞通過何種分子機理起始和傳播X失活仍是一個迷。 此是由于卵母細胞中的IGFⅡ 已被甲基化，而精子中的IGFⅡ未被甲基化，所以這一對等位基因在合子中表現(xiàn)不同?；蛴∮浭堑任换蛞蕾囯p親性別表達的不符合孟德爾遺傳定律的特殊遺傳現(xiàn)象。每一個常染色體均為雙拷貝，父源和母源常染色體基因都能有均等的機會表達或受到抑制，這是孟德爾遺傳定律的基本要素。相反的例子，胰島素樣生長因子2受體基因（insulinlike growth factor 2 receptor, IGF2R）為源自父親的等位基因不表達，只表達母源等位基因。睪丸性畸胎瘤細胞的兩套基因組都是來自孤雌生殖發(fā)生的父源染色體，表現(xiàn)為腫瘤無胎兒成分。 親本的IGFⅡ等位 基因在早期胚中被差異甲基化，在成體形成配子時仍保留原甲基化的模式。原因可能是這個致病基因源自父親的表達，源自母親的不表達。③由遺傳不均一性消失而偏向母源染色體增多或偏向父源染色體增多性癌癥。 貝威綜合征（BeckwithWiedemann syndrome, BWS）: BWS是以巨大舌，臍膨出和生長過剩為三大主要特征的先天性疾病，同時伴有內(nèi)臟腫大（主要為肝、腎和脾的腫大），出生時低血糖，單側肥大（身體的一側生長過剩）等生長異常。有許多關于它們和BWS相關研究的報道，其中p57KIP2，LIT1作為其致病基因的可能性尤其引人注目。本文介紹基因印記在人類遺傳疾病發(fā)生中的作用的最新研究進展。發(fā)育后一階段，在縱裂的細胞中染色體分成很多小片段，其中部分含著絲點，不含著絲點的片段在分裂中丟失。長此下去最下面的子細胞總是保持了全套的基因組，將發(fā)育成生殖細胞，其余丟失了部分染色體片段的細胞分化為體細胞。而在一般的細胞質(zhì)中，染色丟失了32條，只保留8條，將來分化為體細胞。最為人們熟知的例子是兩棲類和昆蟲卵母細胞rRNA基因的擴增。它為胚胎的發(fā)育提供營養(yǎng)物質(zhì)，直到發(fā)育成蝌蚪階段。（令人驚奇的是受精時卵中有很多核糖體，一個不帶有18S和285RNA的純合體也可以發(fā)育到蝌蚪階段，然后死亡。每個核仁含有大小不同的環(huán)狀rDNA，它是染色體上18S和28S rDNA的串聯(lián)重復單位經(jīng)滾環(huán)復制從染色體上釋放出來的。多線染色體（polytenne chromosomes）具有特異的膨松區(qū)，發(fā)現(xiàn)此是產(chǎn)生過量的DNA，而不是mRNA。最有特色的例子是昆蟲的幼蟲發(fā)育，在它們的基因組中特定的特殊序列會過量復制（coverreplication）或者復制不足（underrepliicaation）。（）的基因組約有1/4的區(qū)域是由異染色區(qū)構成的，形成染色體中心（chromocenaer），其大部分構成了衛(wèi)星DNA序列。多線組織的 rRNA基因也是復制不足的，rDNA的區(qū)域雖有6~7次的復制，但實際上無論存在一個還是兩個核仁形成區(qū)，最終達到的水平都是相同的。衛(wèi)星DNA中的起始區(qū)不易識別； rDNA中的起始區(qū)對r DNA基因的數(shù)量作出反饋性反應，停止其功能；一般的常染色質(zhì)的起始區(qū)可持續(xù)起始直到結束。此擴增的序列可能經(jīng)過4次復制，使拷貝數(shù)增加了16倍。在這兩組中，擴增區(qū)域延伸到卵殼基因另一側約45~50 Kb。從圖182中的橫型中可能得到解釋。此復制區(qū)是否含有一個順式一作用區(qū)負責復制呢？當這個區(qū)域的染色體發(fā)生突變時應不會出現(xiàn)擴增。單眼缺乏（ocelliless）突變的性質(zhì)和這種推測是符合的。圖183將野生型和小眼缺失突變的擴增區(qū)域進行了比較，原來的擴增區(qū)在斷裂點的左側長40Kb；易位后擴增區(qū)在斷裂點的右側，長約50Kb。（1）基因組序列的選擇性擴增真核基因組具有調(diào)節(jié)內(nèi)、外源基因組附加序列的能力。包涵在重復單位中的基因并不是每個拷貝都需要表達。則以一種不規(guī)則的方式遺傳：在真核細胞分裂時，細菌的質(zhì)粒是不能均等地分配到子細胞中，因此完整的單位很少存在。DHFR的突變，改變活性使其對氨甲喋呤產(chǎn)生抗性。像這樣類似的基因擴增現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)20種以上的其它基因。對氨甲喋呤抗性的增加是依靠這一基因座位擴增的程度來完成的。（2）在不穩(wěn)定系統(tǒng)中，當選擇壓力釋放時，擴增的基因至少會部分丟失。稱其為均染區(qū)是由于在染色體上存在著一條增加的區(qū)域。雙微體可以復制；但它們沒有著絲粒，結果它們不能附著在有絲分裂的紡錘絲上，因此不能均等分離進入子細胞。只有哪些保持足夠數(shù)量雙微體的細胞才能幸存下來。由于雙微體不均等分離，在分裂時受到選擇的細胞中，其拷貝數(shù)能迅速增加?；驍U增的最初階段是由什么起始的呢？在短期選擇之后，大部分或全部的抗性細胞都是不穩(wěn)定的。這個基因長約31Kb但在染色體的HSR中重復單位的平均長度是500～1000Kb。這有兩種可能：（1）復制的附加環(huán)可能在dhfr基因附近起始，然后通過dhfr拷貝之間的非同源重組而產(chǎn)生（圖187）；（2）或是等位基因