天津科技大学：《分子生物学》课程教学课件（PPT讲稿）8 DNA或蛋白质的化学修饰与基因表达.ppt_大学文库

第八章DNA或蛋白质的化学修饰与基因表达

▪ 一、 DNA甲基化与基因表达 ▪ 二、蛋白质磷酸化与基因表达 ▪ 三、基因重排的分子机制

一、 DNA甲基化与基因表达 DNA甲基化是最早发现的修饰途径之一，可能存在于所有高等生物中。DNA甲基化能关闭某些基因的活性，去甲基化则诱导了基因的重新活化和表达。 1．DNA甲基化的主要形式 5-甲基胞嘧啶，N6-甲基腺嘌呤和7-甲基鸟嘌呤。在真核生物中，5-甲基胞嘧啶主要出现在CpG和CpXpG中，原核生物中 CCA/TGG和GATC也常被甲基化

NH NH H,C 甲基化胞壁啶 5-甲基胞密啶 NH: HN-CH, 甲基化腺隳玲 N,甲基腺隳岭甲化一鸟嘌岭 7-甲基鸟骠吟图7-15-甲基胞嘧啶、N·-甲基腺票岭和7-甲基鸟骠岭结构图

表71不同生物DNA甲基化的特征比较特征脊椎动物植物大肠杆菌甲基化的碱基 m'Cyt m'Cyt m'Cyt,m'Ade 甲基化序列 CpG CpG,CpXpG CCA/TGG,GATC 甲基化程度 ≤90% ≤90% 约100% 甲基化对称性 + + + 甲基化酶的种类 1 多个 DNA底物特异性半甲基化DNA优先半甲基化和无甲基化DNA

真核生物细胞内存在两种甲基化酶活性：一种被称为日常型（mainte-nance）甲基转移酶，另一种是从头合成（denovo synthesis）甲基转移酶。前者主要在甲基化母链（模板链）指导下使处于半甲基化的DNA双链分子上与甲基胞嘧啶相对应的胞嘧啶甲基化。日常型甲基转移酶常常与DNA内切酶活性相耦联，有3种类型。II类酶活性包括内切酶和甲基化酶两种成分，而I类和III类都是双功能酶，既能将半甲基化DNA甲基化，又能降解外源无甲基化DNA

CH3 ACGTATCGT ACGTATE methylated cytosine mthated ii田 me助ation i cytosine % TGCATAGCA TGCATA阳 ACGTATCGT oreced by 3 DNA y mainteance maintenan图 TGCATAGCA fepleation methe m凸蜓 CH ACGTATCGT ACGTATC iiH methylation ii讯 TGCATAGCA TGCATA 9-68 CH

表7-2细胞内3类日常型甲基转移酶活性分析特性 1类 1类 1类蛋白质结构甲基化与内切酶功能双功能醇，2个亚基双功能酶，3个亚基由不同蛋白质执行识别位点 4~6bp,常为回文结构 5~1bp,常为不对称序列由两个不对称序列构成酶切位点同识别位点或非常靠识别位点下游24~25bp 非特异性，可在距识别近该位点位点>1000bp处内切/甲基化相互独立同时进行不能同时进行其他不需要ATP水解需要ATP水解需要ATP水解

由于甲基化胞嘧啶极易在进化中丢失，所以，高等真核生物中CG序列远远低于其理论值。哺乳类基因组中约存在4万个CG islands，大多位于转录单元的5‘区。没有甲基化的胞嘧啶发生脱氨基作用，就可能被氧化成为U，被DNA修复系统所识别和切除，恢复成C。已经甲基化的胞嘧啶发生脱氨基作用, 它就变为T, 无法被区分。因此, CpG序列极易丢失

CG island introns exons dihydrofolate reductase gene DNA RNA 5= >3 hypoxanthine phosphoribosyl transferase gene DNA RNA 51 3 ribosomal protein gene DNA RNA 5 10,000 nucleotide pairs