表观遗传学第四章染色质重塑师姐找帮助真题资源

表观遗传学Epigenetics,

2008-2009,

Semester

1,USTC第四章染色质重塑表达：时间依赖性调节和利用宿主细胞的机1.制；2.

细菌：组

表达+负反馈调控；3.

真核生物：以核小体为基本单位的染色质，以激活和沉默为基本方式调控

的表达。4.

染色质重塑：

表达的

和重组等过程中，染色质的包装状态，核小体中的组蛋白以及对应的DNA分子会发生改变的分子机理。Epigenetics,

2008-2009,

Semester

1,USTC染色质:阴阳理论常染色质异染色质-较为疏松密度高活化在S早期DNA缺甲基化组蛋白H1缺乏组蛋白具有活化性质的修饰-高度致密密度低沉默在S后期DNA过甲基化组蛋白H1密集组蛋白具有抑制性的修饰Epigenetics,

2008-2009,

Semester

1,USTC异染色质与常染色质常染色质组成型的异染色质端粒动粒上沉默的区域上活化的区域Epigenetics,

2008-2009,

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1,USTC异染色质与常染色质：100MbEpigenetics,

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1,USTC异染色质在果蝇和人中的散布K9

of

H3(H3K9me)Epigenetics,

2008-2009,

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1,USTC表达沉默的上的同源异型bbbE(z)(SET)K27

ofH3H3K27meplexed

chromatinhomeotic

geneEpigenetics,

2008-2009,

Semester

1,USTC常染色质vs.异染色质Epigenetics,

2008-2009,

SemesterJenuwein

&

Allis

(2001)

Science

293,

1074H3K4me常染色质

vs.异染色质Epigenetics,

2008-2009,

SemesterJenuwein

&

Allis

(2001)

Science

293,

1074H3K9me常染色质vs.异染色质Epigenetics,

2008-2009,

SemesterJenuwein

&

Allis

(2001)

Science

293,

1074同源异型

的调控H3K27meRepressed

homeotic

geneactive

homeotic

geneEpigenetics,

2008-2009,

SemesterJenuwein

&

Allis

(2001)

Science

293,

1074内容纲要一、核小体的定位二、染色质重塑的假设步骤三、染色质重塑复合物的种类与功能四、染色质重塑的几种模式五、细胞周期中的染色质重塑Epigenetics,

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1,USTC一、核小体的定位1.

由

组蛋白和146bp的

DNA组成；2.由8-114bp的连接DNA以及H1组成连接结构；3.

核小体的定位影响染色质的功能Epigenetics,

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1,USTC核小体的分布A：有丝

间期的

纤维：30nmB：DNA链拉伸后核小体的分布Epigenetics,

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1,USTC核小体1.链上的珠子+连接DNA:~200bp2.

组蛋白；3.通过核酶切割DNA：直径11nm的核小体Epigenetics,

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1,USTC核小体(2)1.

组蛋白：8个组蛋白的复合物；2.

146bp的

DNA；3.平均缠绕1.65圈。Epigenetics,

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Semester

1,USTCEpigenetics,

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Semester

1,

USTC组蛋白A.

组蛋白：H2A,H2B,H3

&

H4B.组蛋白的结构；C.组蛋白二聚体的结构08-2009,

Semester

1,

USTC组蛋白(2)二聚体：H3

&

H4,H2A

&

H2BEpigenetics,

20组蛋白(3)四聚体vs.八聚体Epigenetics,

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1,

USTC核小体DNA序列缠绕在组蛋白的八聚体上Epigenetics,

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Semester

1,

USTC核小体核小体呈致密或疏松状态，形成30nm的纤维Epigenetics,

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1,

USTC组蛋白H1确定核小体的边界Epigenetics,

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1,

USTC核小体分布的无规则性1.8~114bp的连接序列；2.序列特异性的DNA结合蛋白质结合露的DNA序列。Epigenetics,

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Semester

1,

USTCEpigenetics,

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Semester

1,

UNaked &

nucleosomal

DNATranscriptionfactorfootprintDNA组装到核小体上能够抑制识别特异性序列的转录因子的结合DNase

I切割：平均间隔~10bpSTCDNase

IDNaseI与DNA双螺旋的小沟结合，并切断磷脂键；固定于平整表面的DNA:10.5bp/圈核小体上的DNA:10bp/圈Epigenetics,

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1,USTC08-2009,

Semester1,

USTCDNase

Footprinting1.当有转录因子与

DNA结合之后，可观察到不能被切割的部分3.核小体：影响转录因子的结合Epigenetics,

20转录活性：染色质的改变转录-+

DNA转录因子结合到基因的启动子区域Epigenetics,

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1,USTC二、染色质重塑的假设步骤1.两类酶调控染色质重塑的过程：组蛋白修饰因子(histone

modifiers)以及ATP依赖的染色质重塑因子(chromatin

remodelers)2.组蛋白修饰因子并不改变核小体的位置，而是在DNA上作标记，以招募其他的活性成分(组蛋白)能量，从而改3.染色质重塑因子：水解ATP变染色质的结构4.染色质重塑因子复合物Epigenetics,

2008-2009,

Semester

1,USTC染色质重塑因子核小体染色质重塑因子与核小体的相互作用Epigenetics,

2008-2009,

Semester

1,USTCEpigenetics,

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1,

USTC组蛋白的乙酰转移酶的结合活化相应区域去凝聚状态的染色质活性染色质的产生组蛋白乙酰化酶

染色质重塑复合物组蛋白去乙酰化酶染色质重塑复合物Epigenetics,

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1,USTCEpigenetics,

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1,

USTCMediator-Pol

II复合物：识别活化区域染色质重塑因子定位到核小体的主要模型1.

Non-

ingmodel:

SWI/SNF通过随机的方式在

的任意位置上定位，当恰好存在只少一个DNA结合的转录因子的时候使得染色质的结构重塑；2.Pol

II

association:一部分的SWI/SNF通过RNA

pol

II的作用连接到特定的核小体上；3. ing

by

transcription

factors:SWI/SNF通过转录因子的介导定位到特定位置上。Epigenetics,

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1,USTCester

1,

USTC其他模型：chromatinremodeling

machinesa.DNA结合蛋白的介导b.甲基化DNA的介导c.骨架actin的介导d.乙酰化组蛋白的介导Epigenetics,

2008-2009,

Sem染色质重塑的步骤a.

HOb.

interferon-βEpigenetics,

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1,USTC三、染色质重塑复合物的种类与功能1.染色质的重塑因子通过利用ATP水解

的能量，将核小体重新排布，从高度致密的染色质上解开；2.染色质重塑因子(Chromatin

remodeling

factors)，ATPase,按照蛋白质功能结构域的组成分类：

A.SWI/SNF因子(mating

type

switching/sucrose

non-fermenting).

B.ISWI因子(Imitation

switch)3.细胞中存在着各种不同的染色质重塑因子复合物：激活或者沉默

的表达

Epigenetics,

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Semester

1,USTCSWI2/SNF2ATPaseSUPERFAMILYSWI2/SNF2subfamilyISWIsubfamilyC

2subfamilyIno80subfamilyATPaseBROMOATPaseSANTATPaseDNA

bindingCHROMOATPaseATPaseSANTSWI3

ADA2

N-CoR

TFIIIBBROMOfrom

Drosophila:

BrahmaSWI/SNFEpigenetics,

2008-2009,

Semester

1,USTCEpigenetics,

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Semester

1,

USTCSWI2/SNF2hBrmSWI2/SNF2

subfamilyISWI

subfamily染色质重塑复合物Epigenetics,

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1,USTCSWI/SNF的功能1.ATP或者dATP能够促使SWI/SNF重塑核小体2.核小体重塑之后不能自发变回致密状态Epigenetics,

2008-2009,

Semester

1,USTCPc-G v

s.trx-G：表观遗传调控因子1.

最早在果蝇中发现，是同源异型

表达的上游调控因子，在细胞分化和增殖的过程中有着重要的作用；2.

PcG：沉默

的表达；

trxG(Brahma)：激活

的表达3.

在进化过程中高度保守Epigenetics,

2008-2009,

Semester

1,USTCP

cG,

trxG：表达的特异性发育的早期发育模式的确定ONOFFUbxb-Grouptrithorax-GroupMaintenance

phaseTransmission

ofpattern

afterdisappearance

of

earlyfactorsONOFFONOFFEpigenetics,

2008-2009,

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1,USTCFab-7Pc

+/+Fab-7Pc

-/+Fab-7trx

+/+Fab-7trx

-/+Fab-7

UAS-lacZ

whitePc-G v

s.trx-G：拮抗Epigenetics,

2008-2009,

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1,USTC果蝇的Brahma

(trxG)定位于 的活性区域Brahma

(trxG)与

b几乎不共定位P

cG,trxG：定位于上不同的位置Epigenetics,

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1,USTCPREs

&

TREs1.PREs：体内PcG特定结合的DNA位点2.TREs：体内trxG特定结合的DNA位点3.

多个PREs或TREs能够增强

抑制或激活的能力Epigenetics,

2008-2009,

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1,USTCtrx-GPc-GEnx-1,

-2/Ezh-1,

-2eedAsxl1,

Asxl2Mll,

Mll2Brm,

Brg1Baf155,Baf250Baf47/Snf5Epigenetics,

2008-2009,

Semester1l,aUwScTCPRC1PRC2(PRE/TRE)同源异型Pc M33/MPc1,

MPc2,

MPc3ph

Rae28/Mph1Psc Mel18,

Bmi-1Scm Scmh1,

Scmh2Pcl

M96Pho

YY1Su(z)2 Mel18,Bmi-1dRING Ring1a,

Ring1bE(z)escAsx的表达trxtrlbrmmoBaf170osasnr1zash-1

Ash1lash-2

Ash2llidkisSWI/SNFPc-G v

s.

trx-Gprotein

motifsGenetrxGprotein

motifsGenePcGpolyhomeotic

(ph)Posterior

sex

combs

(Psc)RING

fingerPRC1complexEnhancer

of

zeste

(E(z))extra

sex

combs

(esc)b(Pc)SET

(H3K27MTase)WDrepeatchromo(Binding

to

H3

methyl

K9

or

K27)Zinc

finger,

SAMEsc/E(z)Complextrithorax

(trx)Ash-1SET

(H3/H4HMTase)/

PHD-fingerbrahma

(brm)bromo(DNA

dependent

ATPase/helicase)BrmcomplexTrithorax-like

(Trl)BTB/POZ

(dimerization)Zinc

finger

(DNA

binding)SET

(H3K4HMTase)/

PHD-fingerFACTcomplexTAC1complexPleiohomeotic

(pho)Zinc-finger

(DNA

binding)PhoRCComplexPc-G v

s.

trx-GEpigenetics,

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Semester

1,USTCOFFONtrxG保持活性状态(open

chromatin)PREgene组蛋白的乙酰化和甲基化(TAC1

and

ASH1complexes)(ESC-E(Z)

complex)状态(compact

chromatin)PcG染色质重塑-

H2A

Ubiquitination(PRC1

complex)染色质重塑(BRM

complex)Ac组蛋白的去乙

Me

K27

H3酰化和甲基化

Me

K4

H3Ub

H2APc-G v

s.trx-G：作用机制Epigenetics,

2008-2009,

Semester

1,USTCSWI/SNF复合物中的功能结构域Recognizes

acetylatedlysines

in

histone

tailsBinds

DNA(sequencedependant

ORindependent)Binds

DNAAND

proteinBinds

DNA(sequencedependant

ORindependent)Binds

DNA

andmaybe

also histone

tails

what’s

thisng

in

thenucleus???Epigeneticds,un2n0o08-2009,

Semester

1,

USTCEpigenetics,

2008-2009,

Semester

1,

USTCISWI：活性较低hBrmSWI2/SNF2

subfamilyISWI

subfamily最早在果蝇中发现SWI/SNF

vs.

ISWI：ATPaseBRAHMAISWIATPase结构域结合乙酰化的组蛋白

结合DNA和组蛋

白的N端Epigenetics,

2008-2009,

Semester

1,

USTCEpigenetics,

2008-2009,

Semester

1,

USTCISWI

复合物Nucleosome

Remodeling

FactorChromatin

accessibility

complexATP-dependentchromatin

assembly

andremodeling

factorNucleolar

remodeling

complexEpigenetics,

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Semester

1,

USTCrDNA的抑制同源异型 的转录异染色质的证姐妹有丝 期间保之间的连接ISWI

复合物ISWI分离间期在核内的定位Deuring

et

al.

(2000)

Mol.

Cell

5:355ISWI与RNA

Pol

II

几乎不ISWI

可能与染色质的沉默有关Epigenetics,

2008-2009,

Semester

1,USTCEpigenetics,

2008-2009,

Semester

1,

USTC染色质结构分析的方法Common

methodfor

yzingchromatin

structureMNase沉默的vs.活化的染色质常染色质或者异染色质中的转用micrococcalnuclease切割DNAEpigenetics,

2008-2009,

Semester

1,USTCISWI

ATPases：形成核小体Epigenetics,

2008-2009,

Semester

1,USTC总结:SWI/SNF

&

ISWI1.主要的两类ATPases并构成大的