基因表達(dá)調(diào)控與分化發(fā)育(編輯修改稿)
2025-02-13 10:19 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 (imprinting)。其本質(zhì)也是在親本生殖細(xì)胞中產(chǎn)生特異性的甲基化和去甲基化作用（后面還要具體介紹）。 表觀遺傳 （ epigeic inheritance）是指在 DNA序列沒有發(fā)生變異的情況下，基因表達(dá)的可遺傳的改變。它主要通過對 DNA或組蛋白的共價(jià)修飾（如 DNA甲基化，組蛋白乙?；葱缘幕虺聊匆粋€(gè)基因被另一個(gè)與其同源的基因所抑制）， RNA編輯，蛋白異構(gòu)體引起類似顯性遺傳等機(jī)制而產(chǎn)生的。 轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控、翻譯水平的調(diào)控、翻譯后調(diào)控等等都是短期調(diào)節(jié)的內(nèi)容。 二、染色體水平的調(diào)控 染色體丟失 某些原生動(dòng)物如線蟲、昆蟲和甲殼類動(dòng)物等，在個(gè)體發(fā)育的早期在體細(xì)胞中要整條地或部分區(qū)域地丟失染色體。生殖細(xì)胞內(nèi)全保留。 馬蛔蟲 (Parascaris equoorum， 2n=2)受精卵內(nèi)的一對染色體有多個(gè)著絲粒。第一次卵裂是橫裂，產(chǎn)生上下兩個(gè)子細(xì)胞，僅一個(gè)著位點(diǎn)發(fā)揮作用，有絲分裂正常進(jìn)行。第二次卵裂時(shí)下面的子細(xì)胞仍進(jìn)行橫裂，保持著原有的基因組，而上面的子細(xì)胞卻進(jìn)行縱裂，縱裂的細(xì)胞中染色體分成很多小片段，其中不含著絲點(diǎn)的片段在分裂中丟失（如右上圖）。而在橫裂的細(xì)胞中染色體并不丟失。長此下去最下面的子細(xì)胞總是保持了全套的基因組，將發(fā)育成生殖細(xì)胞，其余丟失了部分染色體片段的細(xì)胞分化為體細(xì)胞。 小麥癭蚊 (Mayetiole destructor)的受精卵只是核分裂，而形成合胞體 (syncytium)。第 3次核分裂后有兩個(gè)核移向卵后端叫極質(zhì)的特殊區(qū)域 ,具全套染色體 (2n =40),將來分化為生殖細(xì)胞。其余的將丟失 32條染色體 ,將來分化為體細(xì)胞。 重點(diǎn)是類型 與重要概念 基因的擴(kuò)增 細(xì)胞內(nèi)特定基困拷貝數(shù)專一性大量增加的現(xiàn)象稱為基因的擴(kuò)增。染色體的擴(kuò)增可分為幾種情況： (1)．組織中 整個(gè)染色體組 都進(jìn)行擴(kuò)增。例如在哺乳動(dòng)物肝細(xì)胞擴(kuò)增為四倍體； 在雙翅目昆蟲如果蠅的唾腺中，細(xì)胞不分裂但染色體卻多輪復(fù)制，產(chǎn)生巨大的多線染色體含多于 1000條染色單體）。Gee Rudkm 早在 1960年就指出：果蠅唾腺的多線染色體其常染色質(zhì) DNA可以特異擴(kuò)增上千倍，而在異染區(qū)附近只可復(fù)制幾次。 (2)．發(fā)育中的編程擴(kuò)增： 特定基因簇的染色體外擴(kuò)增 最為人們熟知的例子是兩棲類和昆蟲卵母細(xì)胞 rRNA基因的擴(kuò)增。如非洲爪蟾的每條染色體上有約 450拷貝編碼 18S、 和 28S rDNA的串聯(lián)重復(fù)單位，它們成簇存在，形成核仁形成區(qū)?？墒窃诼涯讣?xì)胞中 rDNA串聯(lián)重復(fù)單位被剪切下來后環(huán)化，以滾環(huán)復(fù)制的形式進(jìn)行擴(kuò)增，使拷貝數(shù)擴(kuò)大了 1000倍以上，直到發(fā)育成蝌蚪階段。在四膜蟲中，剪切的 rDNA是通過發(fā)夾引導(dǎo)復(fù)制的，產(chǎn)生一個(gè)線性的反向重復(fù)元件。 （ 3）、特定基因簇的選擇性原位擴(kuò)增 昆蟲的卵殼基因成簇排列，在黑腹果蠅中已鑒別出兩組。卵殼蛋白是由卵泡細(xì)胞合成和分泌的。 在黑腹果蠅的發(fā)育中，卵殼蛋白基因不被剪切，但在基因組中通過復(fù)制的重疊環(huán)而被擴(kuò)增。 在卵泡中其中一組位于 X染色體上的基 因，在 表達(dá)之前經(jīng) 4；次重復(fù)，擴(kuò)增了 16倍 。另一組基因在第 Ⅲ 染色體上，它們經(jīng) 6次重復(fù)，擴(kuò)增了 64倍。在這兩組中，擴(kuò)增區(qū)域延伸到卵殼基因另一側(cè)約 4550kb。擴(kuò)增最多的區(qū)域是在卵殼基因周圍約 20kb的區(qū)域。產(chǎn)生一系列的協(xié)同擴(kuò)增子 (concentric amplicons)。這樣通過在卵泡細(xì)胞中選擇性擴(kuò)增來滿足在短期中對卵殼蛋白的大量需要。 (4) 哺乳動(dòng)物特定基因的 應(yīng)激性擴(kuò)增 某些試劑可使那些對其產(chǎn)生抗性的基因大量擴(kuò)增。當(dāng)用藥物處理培養(yǎng)的哺乳類細(xì)胞來抑制特定的酶時(shí)，抗性細(xì)胞可以被分離并大量生長。 野生型細(xì)胞對二氫葉酸還原酶 (DHFR)的競爭性抑制劑氨甲蝶呤 (methotrexate)十分敏感，但在加入氨甲蝶呤的培養(yǎng)細(xì)胞中可以分離到能耐受氨甲蝶呤的細(xì)胞。 對這種抗性細(xì)胞的 DNA進(jìn)行分析，有些是在 dhfr基因中發(fā)生了突變，使其對氨甲喋呤產(chǎn)生抗性。經(jīng)過幾輪篩選的高抗性細(xì)胞中，該基因座可能擴(kuò)增上千倍。 在這種高抗性的細(xì)胞染色體中，可以觀察到擴(kuò)增區(qū)域形成一延伸的染色體帶稱 均勻染色區(qū) （ homogeneously staining region,HSR）或形成小的點(diǎn)狀染色體被稱為 雙微體 (double minute chromosomes)。類似的基因擴(kuò)增現(xiàn)已發(fā)現(xiàn) 20種以上。 了解 哺乳類動(dòng)物細(xì)胞的 dhfr擴(kuò)增 二氫葉酸還原酶基因 dhfr擴(kuò)增也僅僅發(fā)生在二個(gè)等位基因中的一個(gè)。對氨甲喋呤抗性的增加是依靠這一基因座位擴(kuò)增的程度來完成的。 在抗氨甲喋呤細(xì)胞中 dhfr基因數(shù)目的變化范圍是 40～400拷貝，拷貝數(shù)的多少取決于選擇的程度和單個(gè)細(xì)胞系本身。 染色體外的基因拷貝可能是通過復(fù)制子之間的非同源重組產(chǎn)生的 在原核生物中沙門氏細(xì)菌的相轉(zhuǎn)變和 Mu噬菌體 G片斷的倒位都屬于基因組的重排。 在真核生物中，染色體的重排涉及很多基因的級(jí)聯(lián)調(diào)控。 在很多菌物中，有性生殖的過程都需要不同交配型（ matingtype）的菌株相互接合才能產(chǎn)生二倍體的合子。相同的交配型之間是不能接合的。 (1)、酵母的交配型轉(zhuǎn)變： 酵母細(xì)胞的交配型是由 MAT（ mating）座的遺傳信息決定的，有帶 MATa等位基因 a型和帶 MATa等位基因的 a型。只有 a型和 a型細(xì)胞之間才能交配，相同型細(xì)胞之間是不能交配的。 染色體重排 正常 個(gè)體 交配型 a+ “小菌落” 個(gè)體 交配型 a－ 減數(shù)分裂 a+ a+ a－ a－ 酵母的交配型轉(zhuǎn)變與染色體重排圖解 ?MAT座位的基本功能是控制外激素和受體基因以及其他和交配有關(guān)基因的表達(dá)，每種類型的座位編碼一些調(diào)節(jié)蛋白。MATa編碼兩種調(diào)節(jié)蛋白：a1和 a2。 MATa只編碼一種調(diào)節(jié)蛋白 a1。 ?在轉(zhuǎn)換中，受體 (MAT)上的拷貝被兩個(gè)供體（ HML和 HMR）上的拷貝所取代。 80%90%的轉(zhuǎn)換是 MAT位點(diǎn)上的等位基因被另一個(gè)交配型等位基因所取代。 這種取代是通過染色體重排實(shí)現(xiàn)的 。 （ 2）、動(dòng)物抗體基因重排與免疫球蛋白的多樣性 哺乳動(dòng)物通過抗體基因重排實(shí)現(xiàn)各個(gè)片段
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1