复旦大学：《分子生物学》课程电子教案（PPT教学课件）第八章 真核基因表达调控 Eukaryotic Gene Expression and Regulation（2/3）

第二节真核基因染色质修饰和表观遗传学调控 表观遗传学(epigenetics) 表观遗传学是指基于非基因序列改变所致基因表 达水平变化，如DNA修饰(DNA甲基化)和组蛋 白修饰（组蛋白甲基化和乙酰化）。 Histone modifications DNA methylation

• 表观遗传学是指基于非基因序列改变所致基因表 达水平变化，如DNA修饰（DNA甲基化）和组蛋 白修饰（组蛋白甲基化和乙酰化）。 表观遗传学（epigenetics） 第二节 真核基因染色质修饰和表观遗传学调控

一、 DNA水平的凋控 二、DNA甲基化与基因活性的调控 三、组蛋白修饰对基因表达的影响

一、DNA水平的调控 二、DNA甲基化与基因活性的调控 三、组蛋白修饰对基因表达的影响

一DNA水平的凋控 1.基因丢失 2.染色质结构对基因表达的调控 3.基因扩增 4.基因重排

一、DNA水平的调控 1. 基因丢失 2. 染色质结构对基因表达的调控 3. 基因扩增 4. 基因重排

1、基因丢失(gene loss):在细胞分化过程 中，通过丢掉某些基因而去除其话性，不 可逆。 >某些原生动物，线虫、昆虫、甲壳类动物， 体细胞常丢掉部分或整条染色体。 蛔胚胎发育过程中，有27%DNA丢失。 >在高等动植物中，尚未发现类似现象

1、基因丢失(gene loss)：在细胞分化过程 中，通过丢掉某些基因而去除其活性，不 可逆。 ➢ 某些原生动物，线虫、昆虫、甲壳类动物， 体细胞常丢掉部分或整条染色体。 蛔虫胚胎发育过程中，有27％DNA丢失。 ➢ 在高等动植物中，尚未发现类似现象

2、染色质结构对基因表达的调控： 真核基因的话跃转录是在常染色质上进行的 ·常染色质：结构松散，基因表达 DNasel超敏感位点、基因座控制区、核基质结合 区(MAR序列) 有基因活跃表达活性的染色质DNA对DNase I更敏感， 即DNase I的敏感性可作为该基因转录活性的标志。 ·异染色质：结构紧密，基因不表达

2、染色质结构对基因表达的调控： 真核基因的活跃转录是在常染色质上进行的 有基因活跃表达活性的染色质DNA对 DNaseⅠ更敏感， 即DNaseⅠ的敏感性可作为该基因转录活性的标志。 • 常染色质：结构松散，基因表达 DNaseI超敏感位点、基因座控制区、核基质结合 区（MAR序列） • 异染色质：结构紧密，基因不表达

异染色质（核内深 染部分)和常染色 质（核内浅染部分）

异染色质（核内深 染部分）和常染色 质（核内浅染部分）

转录发生时，染色质 需要在特定的区域解旋或松 驰，导致基因暴露，转录因 、 子与启动子区DNA结合，起 步廉1染色'质 局部结构解凝集 始基因转录。 aaae、 真核细胞中基因转录的模板 步骤2 基因转录 是染色质而不是裸露的DNA。 RNA聚合酶 因此，染色质呈疏松或紧密 转录因子 结构，即是否处于“活化状 (基因调节蛋白)RNA 态”是决定RNA聚合酶能否 图一些基因转录活化 有效行使转录功能的关键。 过程的两个步骤

转录发生时，染色质 需要在特定的区域解旋或松 弛，导致基因暴露，转录因 子与启动子区DNA结合，起 始基因转录。 真核细胞中基因转录的模板 是染色质而不是裸露的DNA。 因此，染色质呈疏松或紧密 结构，即是否处于“活化状 态”是决定RNA聚合酶能否 有效行使转录功能的关键

组蛋白和核小体对基因转绿的影响 ◆组蛋白扮演了非特异性阻遏蛋白的作用。组蛋 白与DNA结合阻止DNA上基因的转录，去除组 蛋白基因又能够恢复转录； ◆核小体结构影响基因转录，转录活跃的区域也 常缺乏核小体的结构

组蛋白和核小体对基因转录的影响 ◆ 组蛋白扮演了非特异性阻遏蛋白的作用。组蛋 白与DNA结合阻止DNA上基因的转录，去除组 蛋白基因又能够恢复转录; ◆ 核小体结构影响基因转录，转录活跃的区域也 常缺乏核小体的结构

3、基因扩增： 细胞内某些特定基因的拷贝数专一性增如的 现象。 它使得细胞在短期内产生大量的基因产物以 满足生长发育的需要，是基因活性调控的一 种方式

3、基因扩增： 细胞内某些特定基因的拷贝数专一性增加的 现象。 它使得细胞在短期内产生大量的基因产物以 满足生长发育的需要，是基因活性调控的一 种方式

·为满足正常的生长发育需要 两栖类和昆虫卵母细胞RNA基因的扩增 果蝇滤泡细胞卵壳蛋白基因的扩增 DNA拷贝数在发育或象统发生中的倍性 增如在植物中著遍存在。 基因组拷贝数增加，即多倍性，在植物中 是非常普遍的现象。基因组拷贝数增加使 可供遗传重组的物质增多，这可能构成了 加速基因进化、基因组重组和最终物种形 成的一种方式。 DNA含量的发育：多倍体的DNA含量与组 织的成熟程度成正比

DNA拷贝数在发育或系统发生中的倍性 增加在植物中普遍存在。 • 为满足正常的生长发育需要 两栖类和昆虫卵母细胞rRNA基因的扩增 果蝇滤泡细胞卵壳蛋白基因的扩增 基因组拷贝数增加，即多倍性，在植物中 是非常普遍的现象。基因组拷贝数增加使 可供遗传重组的物质增多，这可能构成了 加速基因进化、基因组重组和最终物种形 成的一种方式。 DNA含量的发育：多倍体的DNA含量与组 织的成熟程度成正比