组蛋白的乙酰化课件

第十五章细胞分化CellDifferentiation第十五章细胞分化CellDifferentiation一、基因组的活动模式二、细胞质中的细胞分化决定因子与传递方式三、基因选择性表达的转录水平调控

CellDifferentiation第二节细胞分化的分子基础一、基因组的活动模式CellDifferentiation一、基因组的活动模式基因的选择性表达是细胞分化的本质细胞分化过程中一般并不伴有基因组的改变。细胞分化的本质：基因的选择性表达，一些基因处于活化状态，同时另一些基因被抑制而不活化。CellDifferentiation多细胞生物个体发育与细胞分化过程中，其基因组DNA并不全部表达，而呈现选择性表达，它们按照一定的时-空顺序，在不同细胞和同一细胞的不同发育阶段发生差异表达（differentialexpression）。一、基因组的活动模式基因的选择性表达是细胞分化的本质分子杂交技术检测基因及其表达细胞总DNA细胞总RNA输卵管细胞成红细胞胰岛细胞输卵管细胞

成红细胞胰岛细胞卵清蛋白基因++++--β-珠蛋白基因+++-+-胰岛素基因+++--+实验方法

Southern杂交

Northern杂交分子杂交技术检测基因及其表达细胞总DNA持家基因/housekeepinggene：

维持细胞生命活动所必需的，各类细胞普遍共有的，与细胞分化关系不大，对细胞分化只起协助作用。奢侈基因/luxurygene：

编码决定细胞性状的特异蛋白，决定细胞分化的物质基础。运输O2和CO2肌肉收缩肌动蛋白和肌球蛋白血红蛋白Hb分化细胞中表达的两类基因持家基因/housekeepinggene：运输O2不对称分裂的概念：在胚胎早期发育过程中，细胞质成分是不均质的，胞质中某些成分的分布有区域性。当细胞分裂时，细胞质成分被不均等地分配到子细胞中，这种不均一性胞质成分可以调控细胞核基因的表达，在一定程度上决定细胞的早期分化。CellDifferentiation二、胞质中的细胞分化决定因子与传递方式胚胎细胞分裂时胞质的不均等分配影响细胞的分化命运不对称分裂的概念：在胚胎早期发育过程中，细CellDiff感觉性神经母细胞Numb蛋白支持细胞感觉性神经元鞘层细胞

细胞质中numb蛋白的不对称分布能够影响果蝇神经细胞的发育感觉性神经母细胞Numb支持细胞感觉性鞘层细胞质中numb三、基因选择性表达的转录水平调控1.基因的时序性表达某一特定基因表达严格按照一定的时间顺序发生，这称为基因表达的时间特异性（temporalspecificity）。从受精卵到组织、器官形成的各个不同发育阶段，都会有不同的基因严格按照自己特定的时间顺序开启或关闭，表现为分化、发育阶段一致的时间性，也称为阶段特异性（stagespecificity）。CellDifferentiation三、基因选择性表达的转录水平调控1.基因的时序性表达Cel个体发育过程中血红蛋白的表达特点：脊椎动物的血红蛋白由2条α-珠蛋白链和2条β-珠蛋白链组成，其在个体发育不同时期表达不一样。CellDifferentiation人珠蛋白基因结构个体发育过程中血红蛋白的表达特点：脊椎动物的血红蛋白由2条α2.基因的组织细胞特异性表达个体发育过程中，同一基因产物在不同组织器官中表达多少是不一样的。一种基因产物在个体的不同组织或器官中表达，即在个体的不同空间出现，这就是基因表达的空间特异性（spatialspecificity）。不同组织细胞中不仅表达的基因数量不相同，而且基因表达的强度和种类也各不相同，这就是基因表达的组织特异性。CellDifferentiation2.基因的组织细胞特异性表达CellDifferenti同源异形框基因：广泛存在于从酵母到人类的各种真核生物中的基因，其特点是基因中存在共同的180bp的DNA片段，编码高度同源的60个氨基酸。这个共同的180bpDNA片段被称为同源异形框（homeobox），含有同源异形框的基因谓之同源异形框基因（homeoboxgene），如果蝇的HOM基因，动物和人类的Hox基因。同源异形域蛋白：由同源异形框基因编码的蛋白称为同源异形域蛋白（homeodomainprotein）。3.同源异形框基因同源异形框基因：广泛存在于从酵母到人类的各种真核生物中的基因高度保守的60个氨基酸片段，为一种螺旋-环-螺旋（HLH）结构，其中的9个氨基酸（第42～50位）与DNA的大沟相结合，能识别其所控制的基因启动子中的特异序列，引起特定基因表达的激活或阻抑。不同生物同源异形框编码的氨基酸序列比较CellDifferentiation高度保守的60个氨基酸片段，为一种螺旋-环-螺旋（HLH）结

HOM或Hox基因在染色体上的排列顺序与其在体内的不同时空表达模式相对应：这些基因激活的时间顺序表现为越靠近前部的基因表达越早，而靠近后部的基因表达较迟；这些基因表达的空间顺序表现为头区的最前叶只表达该基因簇的第一个基因，而身体最后部则表达基因簇的最后一个基因。CellDifferentiationHOM或Hox基因在染色体上的排列顺序与其在体内的不果蝇和小鼠同源异形框基因及其表达模式CellDifferentiation果蝇和小鼠同源异形框基因及其表达模式CellDiffereAntenna—legNormalHOXmutantAntenna—legNormalHBithoraxmutantNormalBithoraxmutantNormal4.染色质成分的化学修饰在转录水平上调控细胞的特化染色质成分的共价修饰包括：DNA的甲基化；组蛋白的乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、糖基化和羰基化。CellDifferentiationDNA和组蛋白的修饰都会引起染色质结构和基因转录活性的变化。染色质成分的共价修饰在基因转录调控上的作用是可遗传的。4.染色质成分的化学修饰在转录水平上调控细胞的特化染色质成在甲基转移酶催化下，DNA分子中的胞嘧啶可转变成5-甲基胞嘧啶，这称为DNA甲基化。分布：常见于富含CG二核苷酸的CpG岛，主要集中于异染色质区，其余则散在于基因组中。含量：哺乳动物基因组中约70%～80%的CpG位点是甲基化的。作用：DNA的甲基化位点阻碍转录因子结合，甲基化程度越高，DNA转录活性越低。⑴DNA甲基化在转录水平上调控细胞分化的基因表达

①DNA甲基化概念在甲基转移酶催化下，DNA分子中的胞嘧啶可转变成⑴D人类胚胎红细胞中珠蛋白基因的甲基化CellDifferentiation人类胚胎红细胞中珠蛋白基因的甲基化CellDifferen②DNA甲基化导致基因失活/沉默的可能机制甲基化直接干扰转录因子与启动子中特定的结合位点的结合；特异的转录抑制因子直接与甲基化DNA结合；染色质结构的改变。CellDifferentiation②DNA甲基化导致基因失活/沉默的可能机制CellDi⑵组蛋白的化学修饰将引起染色质结构改变，而导致基因转录或沉默组蛋白密码（histonecode）：组蛋白中被修饰氨基酸的种类、位置和修饰类型。它决定了染色质转录活跃或沉默的状态。例如，组蛋白的乙酰化和去乙酰化影响转录因子与DNA的结合。CellDifferentiation近年研究表明，组蛋白的化学修饰所引起的染色质结构的动态变化能够影响细胞的分化状态的转变。组蛋白乙酰化：在组蛋白乙酰基转移酶作用下，于组蛋白N-端尾部的赖氨酸加上乙酰基。乙酰化的作用：在大多数情况下，组蛋白乙酰化有利于基因转录。低乙酰化的组蛋白通常位于非转录活性的常染色质区域或异染色质区域。⑵组蛋白的化学修饰将引起染色质结构改变，而导致基因转录或沉第十五章细胞分化CellDifferentiation第十五章细胞分化CellDifferentiation一、基因组的活动模式二、细胞质中的细胞分化决定因子与传递方式三、基因选择性表达的转录水平调控

CellDifferentiation第二节细胞分化的分子基础一、基因组的活动模式CellDifferentiation一、基因组的活动模式基因的选择性表达是细胞分化的本质细胞分化过程中一般并不伴有基因组的改变。细胞分化的本质：基因的选择性表达，一些基因处于活化状态，同时另一些基因被抑制而不活化。CellDifferentiation多细胞生物个体发育与细胞分化过程中，其基因组DNA并不全部表达，而呈现选择性表达，它们按照一定的时-空顺序，在不同细胞和同一细胞的不同发育阶段发生差异表达（differentialexpression）。一、基因组的活动模式基因的选择性表达是细胞分化的本质分子杂交技术检测基因及其表达细胞总DNA细胞总RNA输卵管细胞成红细胞胰岛细胞输卵管细胞

成红细胞胰岛细胞卵清蛋白基因++++--β-珠蛋白基因+++-+-胰岛素基因+++--+实验方法

Southern杂交

Northern杂交分子杂交技术检测基因及其表达细胞总DNA持家基因/housekeepinggene：

维持细胞生命活动所必需的，各类细胞普遍共有的，与细胞分化关系不大，对细胞分化只起协助作用。奢侈基因/luxurygene：

编码决定细胞性状的特异蛋白，决定细胞分化的物质基础。运输O2和CO2肌肉收缩肌动蛋白和肌球蛋白血红蛋白Hb分化细胞中表达的两类基因持家基因/housekeepinggene：运输O2不对称分裂的概念：在胚胎早期发育过程中，细胞质成分是不均质的，胞质中某些成分的分布有区域性。当细胞分裂时，细胞质成分被不均等地分配到子细胞中，这种不均一性胞质成分可以调控细胞核基因的表达，在一定程度上决定细胞的早期分化。CellDifferentiation二、胞质中的细胞分化决定因子与传递方式胚胎细胞分裂时胞质的不均等分配影响细胞的分化命运不对称分裂的概念：在胚胎早期发育过程中，细CellDiff感觉性神经母细胞Numb蛋白支持细胞感觉性神经元鞘层细胞

细胞质中numb蛋白的不对称分布能够影响果蝇神经细胞的发育感觉性神经母细胞Numb支持细胞感觉性鞘层细胞质中numb三、基因选择性表达的转录水平调控1.基因的时序性表达某一特定基因表达严格按照一定的时间顺序发生，这称为基因表达的时间特异性（temporalspecificity）。从受精卵到组织、器官形成的各个不同发育阶段，都会有不同的基因严格按照自己特定的时间顺序开启或关闭，表现为分化、发育阶段一致的时间性，也称为阶段特异性（stagespecificity）。CellDifferentiation三、基因选择性表达的转录水平调控1.基因的时序性表达Cel个体发育过程中血红蛋白的表达特点：脊椎动物的血红蛋白由2条α-珠蛋白链和2条β-珠蛋白链组成，其在个体发育不同时期表达不一样。CellDifferentiation人珠蛋白基因结构个体发育过程中血红蛋白的表达特点：脊椎动物的血红蛋白由2条α2.基因的组织细胞特异性表达个体发育过程中，同一基因产物在不同组织器官中表达多少是不一样的。一种基因产物在个体的不同组织或器官中表达，即在个体的不同空间出现，这就是基因表达的空间特异性（spatialspecificity）。不同组织细胞中不仅表达的基因数量不相同，而且基因表达的强度和种类也各不相同，这就是基因表达的组织特异性。CellDifferentiation2.基因的组织细胞特异性表达CellDifferenti同源异形框基因：广泛存在于从酵母到人类的各种真核生物中的基因，其特点是基因中存在共同的180bp的DNA片段，编码高度同源的60个氨基酸。这个共同的180bpDNA片段被称为同源异形框（homeobox），含有同源异形框的基因谓之同源异形框基因（homeoboxgene），如果蝇的HOM基因，动物和人类的Hox基因。同源异形域蛋白：由同源异形框基因编码的蛋白称为同源异形域蛋白（homeodomainprotein）。3.同源异形框基因同源异形框基因：广泛存在于从酵母到人类的各种真核生物中的基因高度保守的60个氨基酸片段，为一种螺旋-环-螺旋（HLH）结构，其中的9个氨基酸（第42～50位）与DNA的大沟相结合，能识别其所控制的基因启动子中的特异序列，引起特定基因表达的激活或阻抑。不同生物同源异形框编码的氨基酸序列比较CellDifferentiation高度保守的60个氨基酸片段，为一种螺旋-环-螺旋（HLH）结

HOM或Hox基因在染色体上的排列顺序与其在体内的不同时空表达模式相对应：这些基因激活的时间顺序表现为越靠近前部的基因表达越早，而靠近后部的基因表达较迟；这些基因表达的空间顺序表现为头区的最前叶只表达该基因簇的第一个基因，而身体最后部则表达基因簇的最后一个基因。CellDifferentiationHOM或Hox基因在染色体上的排列顺序与其在体内的不果蝇和小鼠同源异形框基因及其表达模式CellDifferentiation果蝇和小鼠同源异形框基因及其表达模式CellDiffereAntenna—legNormalHOXmutantAntenna—legNormalHBithoraxmutantNormalBithoraxmutantNormal4.染色质成分的化学修饰在转录水平上调控细胞的特化染色质成分的共价修饰包括：DNA的甲基化；组蛋白的乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、糖基化和羰基化。CellDifferentiationDNA和组蛋白的修饰都会引起染色质结构和基因转录活性的变化。染色质成分的共价修饰在基因转录调控上的作用是可遗传的。4.染色质成分的化学修饰在转录水平上调控细胞的特化染色质成在甲基转移酶催化下，DNA分子中的胞嘧啶可转变成5-甲基胞嘧啶，这称为DNA甲基化。分布：常见