【正文】 緊密結(jié)合的區(qū)域即為 核基質(zhì)結(jié)合區(qū) (MAR)。 HMGN是一組與核小體結(jié)合的核蛋白，它們能夠改變?nèi)旧|(zhì)的結(jié)構(gòu)，增強染色質(zhì)模板的轉(zhuǎn)錄和復(fù)制 ， HMGN家族包括 HMGN1和 HMGN2 (原 HMG14和 HMG17)，它們在幾乎所有哺乳動物和多數(shù)脊椎動物的細胞核中廣泛存在。不僅存在于細胞核內(nèi)，還存在于胞漿內(nèi)或分泌到胞外，近幾年還發(fā)現(xiàn)了膜相關(guān)的 HMGB。 HMGA廣泛參與細胞的各種生理活動，包括可誘導(dǎo)性基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控、將反轉(zhuǎn)錄病毒整和到染色體上、誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化及促進癌細胞研究等。 ? 許多蛋白對染色質(zhì)中基因的轉(zhuǎn)錄起始非常重要。 組蛋白乙?；谵D(zhuǎn)錄調(diào)控中的作用示意圖 3. 非組蛋白對基因活性影響 真核生物的細胞核除了有構(gòu)成染色質(zhì)的組蛋白組分外，還有大量與染色質(zhì)松散結(jié)合或在某些條件下才結(jié)合的非組蛋白（ nonhistone protein, NHP)組分。 （ 3）組蛋白的去乙?；c基因沉默 組蛋白低乙?；蛉ヒ阴；殡S著轉(zhuǎn)錄沉默或轉(zhuǎn)錄抑制。 （ 2）組蛋白乙?；c轉(zhuǎn)錄起始復(fù)合物裝配 ? 組蛋白的乙?；饔媚軐?dǎo)致組蛋白正電荷減少，削弱了它與 DNA結(jié)合的能力，引起核小體解聚，從而使轉(zhuǎn)錄因子和 RNA聚合酶順利結(jié)合到基因 DNA上。 組蛋白 H3和 H4的 Arg、 Lys的 ε NH2是修飾的主要位點。組蛋白的修飾（乙?；?、磷酸化和甲基化）所引起的結(jié)構(gòu)變化能影響基因的開關(guān)，并且這種變化同樣也調(diào)控著基因的轉(zhuǎn)錄，影響著基因的表達，是目前表觀遺傳學（ Epigeic)研究的重要部分。 雞輸卵管細胞的染色質(zhì)中被 DNA酶 I優(yōu)先降解的是卵清蛋白基因，而不是 β 血紅蛋白基因。 ? 用 DNA酶 I處理各種組織的染色質(zhì)時，發(fā)現(xiàn)處于活躍狀態(tài)的基因比非活躍狀態(tài)的 DNA更容易被 DNA酶 I所降解。 染色質(zhì)結(jié)構(gòu)重塑存在于基因啟動子中 , 轉(zhuǎn)錄因子 TF 以及染色質(zhì)重塑因子與啟動子上特定位點結(jié)合 , 引起特定核小體位置的改變 (滑動 ) , 或核小體三維結(jié)構(gòu)的改變 , 或二者兼有 , 它們都能改變?nèi)旧|(zhì)對核酶的敏感性，指染色質(zhì)特定區(qū)域?qū)嗣阜€(wěn)定性的變化。這是一個物理過程，染色質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)并沒有變化，只改變核小體的相對位置。 染色質(zhì)修飾復(fù)合物類型： ATP依賴的染色質(zhì)改構(gòu)復(fù)合物 (ATPdependent chromatin remodeling plex) 利用水解 ATP獲得的能量 , 改變組蛋白與 DNA之間的相互作用 對組蛋白進行共價修飾的組蛋白修飾酶復(fù)合物 (Histonemodifying plex) 對組蛋白的尾部進行共價修飾 , 包括賴氨酸的乙酰化 , 賴氨酸和精氨酸的甲基化 , 絲氨酸和蘇氨酸的磷酸化 , 賴氨酸的泛素化等 , 破壞核小體之間以及組蛋白尾部與基因組 DNA之間的相互作用 , 引起染色質(zhì)的重塑 重塑因子調(diào)節(jié)基因表達機制的假設(shè) : 1) 1 個轉(zhuǎn)錄因子獨立地與核小體 DNA 結(jié)合 (DNA 可以是核小體或核小體之間的 ) , 然后 , 這個轉(zhuǎn)錄因子再結(jié)合 1 個重塑因子 , 導(dǎo)致附近核小體結(jié)構(gòu)發(fā)生穩(wěn)定性的變化 , 又導(dǎo)致其他轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合 , 這是一個串聯(lián)反應(yīng)的過程 。 The SWI/SNF Complex in Saccharomyces cerevisiae ?越來越多的研究證實了 SWI/SNF復(fù)合體在腫瘤發(fā)生中的作用 ,它的幾個亞單位具有內(nèi)在的腫瘤抑制子活性。SWI/SNF復(fù)合體是一個分子量為 2 103 kDa，含有多個亞單位的 DNA依賴性 ATP酶，它能夠利用 ATP水解產(chǎn)生的能量動員核小體 ,使染色質(zhì)重構(gòu) ,從而調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄。如： SWI/SNF復(fù)合物。 1）組蛋白對基因活性的影響 （ 1）染色質(zhì)重塑 (chromatin remodeling) ? 在啟動子區(qū)域，由于結(jié)合了組蛋白，染色質(zhì)處于非活性狀態(tài)，只有解除對轉(zhuǎn)錄模板的限制才能啟動基因的表達，染色質(zhì)中與轉(zhuǎn)錄相關(guān)的結(jié)構(gòu)變化稱為 染色質(zhì)重塑 。 ? 染色體重塑實驗發(fā)現(xiàn)，組蛋白 H1比核心組蛋白（ H2A H2B H3 H4）阻遏轉(zhuǎn)錄作用強。 ? 轉(zhuǎn)錄活躍的區(qū)域也常缺乏核小體的結(jié)構(gòu) ? 核小體的結(jié)構(gòu)消除或改變， 會使 DNA結(jié)構(gòu)由右旋變?yōu)樽笮?，?dǎo)致結(jié)構(gòu)基因暴露，促使轉(zhuǎn)錄因子與啟動區(qū)結(jié)合，誘發(fā)轉(zhuǎn)錄。 ? 核小體是染色質(zhì)的基本單位。 由此可見 ， 緊密的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)阻止基因表達 。 真核基因的活躍轉(zhuǎn)錄是在常染色質(zhì)上進行 三 .染色體水平的調(diào)控 異染色質(zhì)（核內(nèi)深染部分）和常染色質(zhì)（核內(nèi)淺染部分） 電鏡觀察細胞分裂間期中染色質(zhì)情況 異染色質(zhì)的緊密壓縮堆積 ， 可使調(diào)控蛋白和轉(zhuǎn)錄因子都不能靠近 DNA， 而使基因組中相當大的一部分基因處于休眠狀態(tài) ， 其中有些基因可以從休眠變成激活 ， 另一些則不能轉(zhuǎn)變 。 1） 結(jié)構(gòu)異染色質(zhì) ：各類細胞在整個細胞周期內(nèi)都處于凝集狀態(tài)，多位于著絲粒區(qū)、端粒區(qū)等含有大量高度重復(fù)序列的 DNA處。 常染色質(zhì) ：折疊疏松、凝縮程度低，處于伸展狀態(tài)，堿性染料染色時著色淺。 轉(zhuǎn)錄和翻譯在時間和空間上均不同 ，從 DNA到蛋白質(zhì)的各層次上都有調(diào)控 真核生物與原核生物的調(diào)控差異 在細胞分裂間期的細胞核中，染色質(zhì)的形態(tài)不均勻。 基因差別表達是細胞分化和功能的需要 。 DNA與組蛋白結(jié)合成染色質(zhì) ， 染色質(zhì)的變化調(diào)控基因表達；基因分布在不同的染色體上 ， 存在不同染色體間基因的調(diào)控問題 。 基因組大 ， 人類基因組全長 3 109 bp， 編碼 10萬個基因 ， 其余為重復(fù)序列 。 多樣化調(diào)控 ， 更為復(fù)雜 。 ? 5) 真核基因表達調(diào)控能在 特定時間和特定的細胞中激活特定的基因，從而實現(xiàn) 預(yù)定 的、有序的、不可逆轉(zhuǎn)的分化、發(fā)育過程，并使生物的組織和器官在一定的環(huán)境條件范圍內(nèi)保持正常功能。 ? 通過利用各種轉(zhuǎn)錄因子正性激活 RNA聚合酶是真核基因調(diào)控的主要機制。轉(zhuǎn)錄前 RNA polⅡ 必須與 TBP、 TFⅡD 等各種通用轉(zhuǎn)錄因子形成轉(zhuǎn)錄前復(fù)合體（ PIC），從而激活或抑制RNA的轉(zhuǎn)錄。 ? 每種 RNA聚合酶有約 10個亞基組成，其中 TATA盒結(jié)合蛋白（ TBP）為 3種酶共有。 (4)染色體結(jié)構(gòu)的變化 組蛋白發(fā)生修飾，堿基暴露等原因而引起核小體結(jié)構(gòu)改變，使核小體不穩(wěn)定性增加。 當基因激活后，則轉(zhuǎn)錄區(qū)前方的 DNA拓樸結(jié)構(gòu)變?yōu)檎猿菪欣?RNA聚合酶向前移動，進行轉(zhuǎn)錄。第 12章 真核生物基因表達調(diào)控 一 . 真核生物基因表達調(diào)控的特點 哺乳類動物基因組 DNA 約 3 10 9 堿基對 編碼基因 約有 40000 個，占總長的 6 % rDNA等重復(fù)基因 約 占 5% 10% （ 1）結(jié)構(gòu)龐大 （ 2）單順反子 單順反子 (monocistron) 即一個編碼基因轉(zhuǎn)錄生成一個 mRNA分子 ， 經(jīng)翻譯生成一條多肽鏈 。 （ 3）重復(fù)序列 單拷貝序列（一次或數(shù)次） 高度重復(fù)序列（ 106 次） 中度重復(fù)序列（ 103 104次） 多拷貝序列 （ 4）基因不連續(xù)性 1） 與 DNA、 染色體水平的變化有關(guān) 2 .真核基因表達調(diào)控的特點 (1)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)對基因表達的調(diào)控作用 (2) DNA拓樸結(jié)構(gòu)變化 天然雙鏈 DNA幾乎均以負性超螺旋構(gòu)象存在。 (3) DNA甲基化 甲基化影響 DNA與蛋白質(zhì)的相互作用。 ? 2）有 RNA聚合酶對 mRNA轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié) ? 真核生物有 3種 RNA聚合酶： RNA polⅠ 、 Ⅱ 、Ⅲ 。 ? RNA polⅡ 對催化 mRNA的生成起主要作用。 ? 3）正性調(diào)節(jié)占主導(dǎo) ? 真核基因一般都處于阻遏狀態(tài)， RNA聚合酶對啟動子的親和力很低。 ? 采用正性調(diào)節(jié)機制更有效、經(jīng)濟、特異； ? 采用負性調(diào)節(jié)不經(jīng)濟 ? 4）轉(zhuǎn)錄和翻譯過程分開進行 ? 轉(zhuǎn)錄與翻譯過程分別存在于不同的亞細胞部位（胞核與胞漿），可分別進行調(diào)控。 ⑤ 翻譯調(diào)節(jié) 真核染色質(zhì)體（ DNA） ① 轉(zhuǎn)錄前調(diào)節(jié) 轉(zhuǎn)錄初級產(chǎn)物 RNA （ Pro－ RNA） hnRNA ③ 轉(zhuǎn)錄后加工的調(diào)節(jié) ④ 轉(zhuǎn)運調(diào)節(jié) mRNA ⑥ mRNA降解的調(diào)控 mRNA降解物 多肽鏈 ⑦ 翻譯后加工及蛋白質(zhì)活性控制 活性蛋白 失活蛋白 ② 轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié) 二 . 真核生物基因表達調(diào)控的不同層次 原核生物 真核生物 操縱子調(diào)控 。 基因組小，大腸桿菌：總長 106bp, 編碼 4288個基因 , 每個基因約 1100bp。 基因分布在同一染色體上 ， 操縱子控制 。 適應(yīng)外界環(huán)境 ， 操縱子調(diào)控表達 。 轉(zhuǎn)錄和翻譯同時進行，大部分為轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控。根據(jù)其形態(tài)及染色特點可分為常染色質(zhì)和異染色質(zhì)兩種類型。 異染色質(zhì) ：折疊壓縮程度高，處于凝集狀態(tài)，經(jīng)堿性染料染色著色深。 2） 兼性異染色質(zhì) ：只在一定的發(fā)育階段或生理條件下由常染色質(zhì)凝聚而成。 如哺乳類雌體細胞 2條 X染色體 ， 到間期一條變成異染色質(zhì)者 ， 這條 X染色體上的基因就全部失活 。 1）染色體結(jié)構(gòu)復(fù)雜 由 DNA、組蛋白、非組蛋白等大分子組成。 { 組蛋白： H1 H2A H2B H3 H4 非組蛋白 } 核小體 { DNA 蛋白質(zhì) 染色體 染色質(zhì)結(jié)構(gòu) ? 組蛋白是堿性蛋白質(zhì)，帶正電荷，可與 DNA鏈上帶負電荷的磷酸基相結(jié)合，從而遮蔽了 DNA分子，妨礙了轉(zhuǎn)錄，可能扮演了非特異性阻遏蛋白的作用； ?進行活躍基因轉(zhuǎn)錄的染色質(zhì)區(qū)段常有富含賴氨酸的組蛋白（ H1組蛋白）水平降低、 H2A、 H2B組蛋白二聚體不穩(wěn)定性增加、組蛋白乙?；?acetylation）和泛素化（ obiquitination）、以及 H3組蛋白巰基活化等現(xiàn)象，這些都是核小體不穩(wěn)定或解體的因素； ? 早期體外實驗觀察到組蛋白與 DNA結(jié)合阻止 DNA上基因的轉(zhuǎn)錄，去除組蛋白基因又能夠轉(zhuǎn)錄。這些都 表明核小體結(jié)構(gòu)影響基因轉(zhuǎn)錄。 ? 染色質(zhì)中的非組蛋白成分具有組織細胞特異性，可能消除組蛋白的阻遏，起到特異性的去阻遏促轉(zhuǎn)錄作用。 ?染色質(zhì)重塑 涉及許多蛋白復(fù)合物 ，可與核小體互作，影響核小體結(jié)構(gòu)或改變核小體與 DNA結(jié)合位置； ?染色質(zhì)重塑復(fù)合物中的許多蛋白質(zhì)對基因的轉(zhuǎn)錄起始非常重要，可與轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子互作，或協(xié)助轉(zhuǎn)錄因子一起發(fā)揮作用。 ?酵母交換型轉(zhuǎn)換 /蔗糖不發(fā)酵復(fù)合物 (Yeast matingtype switching/sucrose nonfermenting, SWI/SNF復(fù)合體 )首次在酵母中鑒定，并在酵母、果蠅和哺乳動物中具有保守性。 ?SWI/SNF復(fù)合體與基因活化和細胞增殖的多個調(diào)控因子密切相關(guān)，這些調(diào)控因子包括糖皮質(zhì)激素受體、雌激素受體和 Rb、Cmyc原癌基因和 HpvE1蛋白能各自與 SWI/SNF復(fù)合體相互作用并發(fā)揮功能，進一步支持了該復(fù)合體參與細胞生長調(diào)控。染色質(zhì)重塑復(fù)合物在腫瘤發(fā)生、發(fā)育 , 核受體所介導(dǎo)的激素應(yīng)答 , DNA復(fù)制、修復(fù)和重組等方面也扮演著重要的角色。 2）重塑因子首先獨立地與核小體結(jié)合 ,這些復(fù)合物都具有 ATP酶活性，它們依靠水解 ATP 所產(chǎn)生的能量來改變核小體的相對位置，但使其松動并發(fā)生滑動 , 將 DNA 序列暴露出來，使轉(zhuǎn)錄因子能夠與之結(jié)合。 染色質(zhì)重塑過程中 , 核小體滑動可能是一種重要機制 , 它不改變核小體結(jié)構(gòu) , 但改變核小體與DNA 的結(jié)合位置。 基因組不同區(qū)域的染色質(zhì)被不同濃度的酶