ZX-第3章染色质160323汇总

第三章染色质染色体与染色质常染色质与异染色质染色体单线性染色质的分子组成核小体的结构常染色质基因表达的分子基础异染色质形成的分子机制染色质的非组蛋白框架微生物的类染色质染色质的复制与转录染色体端粒3.1染色体与染色质---遗传物质的两种形式

染色体与染色质是在细胞周期的不同时期中存在的统一物质的两种形式。在细胞间期以伸展状态的染色质形态存在，染色质纤维的直径10~30nm；在细胞中期折叠压缩称为短粗的染色体形态，直径可达到1µm。所以我们在细胞周期只能看到染色质，在中期则只能看到染色体。染色质染色体（间期）（中期）浓缩去浓缩（线性，网络结构）（条状，棒状，显微镜下可见）染色质（Chromatin）染色质是间期细胞核内伸展开的DNA-蛋白质纤维，由核小体为基本单位构成的。H1多个核小体染色体（Chromosome）染色体是细胞分裂期由染色质高度凝集而形成的一种棒状结构。DNA核小体螺线管结构超螺旋管染色单体压缩至1/7压缩至1/6压缩至1/40压缩至1/5DNA绕组蛋白6个核小体围成一圈螺旋螺线管进一步螺旋化超螺旋管进一步盘绕和压缩7×6×40×5=8400染色体DNA核小体核小体纤维环梅花结盘染色体染色体数目是生物物种的特征性标志之一染色体上不同的区域Euchromatin:常染色质；Heterochromatin:异染色质E->H或H->E称为染色质重塑(ChromatinRemodeling)分子机理：DNA甲基化，组蛋白修饰，染色质重塑复合物的协同作用。3.2常染色质与异染色质---染色体的两种功能状态染色体常染色质：易与DNA结合因子接近，基因组的转录活性部分。异染色质：不易与DNA结合因子接近，转录沉默部分。染色质及高级组织形式的染色体结构在真核DNA生物学各方面，从基因表达到染色体行为都起着重要作用。染色质的调控是局部作用（基因）与整体作用（染色质）相伴进行。这两方面都是以核小体为作用单位。常染色质与异染色质1.常染色质：基因表达活跃的区域，染色体结构较为疏松

2.异染色质：基因表达沉默的区域，染色体结构致密常染色质异染色质核小体

在细胞核中，DNA与组蛋白组装核小体，DNA围绕组蛋白八聚体（1*3/4）。组蛋白的氨基末端含有多样的翻译后修饰，其中最显著的是H3和H4的赖氨酸（K）的高度保守的氨基末端的乙酰化与甲基化。乙酰化增强总是伴随转录活性的加大，反之转录活性抑制。真核细胞的DNA形成不同的结构域，常染色质与异染色质，以便进行基因表达和染色体行为的调控。后成遗传的异染色质构成了染色体的大部分区域，并为染色体的分离行为所必需。染色质高级结构的调节直接伴随着基因表达的调控及真核生物遗传信息的完整性，而且可能是基因、染色体、基因组和生物体的起源于与进化的主要力量。染色体单线性每条染色单体自始至终仅含一条连续的DNA双螺旋链，这种现象称为染色体的单线性。如：蝾螈灯刷染色体中每条染色单体的主体是一条联系不断的DNA双螺旋链。两栖类卵母细胞第一次减数分裂的双线期，两条同源染色体配对，而每条染色体已经分裂为两条染色单体。两条姐妹染色单体沿纵长压缩折叠为成串的珠状结构称为染色粒，每颗染色粒实际上能分解为两个并排的染色小点，姐妹染色粒。它们各向两侧伸出两个外观相同的侧环。每条染色体中的全部DNA含量实际上是一个DNA分子的相对的分子量。染色质的分子组成染色质：是细胞间期核内伸展开的DNA蛋白质纤维。基本单位：核小体。

NDA：组蛋白：非组蛋白：RNA=100:114:33:7染色质DNA，RNA蛋白质组蛋白：H1、H2A、H2B、H3、H4非组蛋白染色质染色体螺旋化（分裂间期）（分裂期）DNAPacking1.如何将10,000公里长的蚕丝(半径~10-5米)装入一个篮球中。2.蚕丝的体积：3.14*10-3m33.折叠、缠绕…核小体的结构核心颗粒、连接区DNAH2A、H2B、H3、H4各两分子组成的八聚体和由大约200bp的DNA组成。而H1位于核小体的外侧。（1个）组蛋白与核小体染色体的结构模型贝克等(Bak,A.L.,1977)：染色体四级结构模型理论能够在一定程度上解释染色质状态转化的过程

1.DNA+组蛋白核小体+连接丝2.核小体 螺线体(solenoid)3.螺线体 超螺线体(super-solenoid)4.超螺线体 染色体DNA+组蛋白

核小体+连接丝核小体+连接丝

螺线体(solenoid)螺线体

超螺线体

(super-solenoid)超螺线体

染色体DNA的组装6.8:140:11000:18000:1DNAdoublehelixNucleosome(10nmfiber)30nmFiberLoopsILoopsIIchromosome7:142:11680:18400:1染色体形成过程中长度与宽度的变化B-DNA与Z-DNAZ-DNA的发现：

1972年Pohletal。发现poly(dG-dC）在高盐下旋光性发生改变；

1979年WangA.H-J（王惠君），A.Rich对d(CGCGCG）单晶作X衍射分析提出Z-DNA模型。Z-DNA的结构特点：糖磷骨架呈“之”字形走向。左旋DNA。螺距延长(4.5nm左右)，直径变小(1.8nm)，

每个螺旋含12个碱基对，比A-DNA拧得更紧。

G的糖苷键呈顺式，使G残基位于分子表面。分子外形呈波形。大沟消失，小沟窄而深。每个螺旋有12bp。ABZZ-DNA存在的条件：高盐：NaCl>2Mol/L,MgCl2>0.7Mol/L

Pu,Py相间排列在活细胞中如果m5C，则无需嘌呤-嘧啶相间排列，在生理盐水的浓度下可产生Z型在体内多胺化合物，如精胺和亚胺及亚精胺和阳离子一样，可和磷酸基团结合，使B-DNA转变成Z-DNA

某些蛋白质如Z-DNA结合蛋白质带有正电荷，可使DNA周围形成局部的高盐浓度和微环境。负超螺旋的存在。各种类型DNA的主要参数Z-DNA的发现：

与染色质结构的关系

SV40病毒DNA能在宿主细胞内形成微小染色体，具有典型的核小体结构。处于转录。活性状态的染色质，其核小体构型发生变化并对DNaseI敏感利用抗Z-DNA的抗体对SV40微小染色体的研究表明，有些敏感位点正处于Z-DNA区段的两端，亦即B-DNA与Z-DNA两种构想的交接处，而且SV40基因组中3个潜在的Z-DNA区段正处于不能形成核小体的区段，说明Z-DNA构象与核小体结构的形成可能有关。Z-DNA的发现：

与基因活性的关系

SV40病毒DNA与Z-DNA抗体结合的三个位点恰好在增强子的区域或边缘，细胞学的观察也证明Z-DNA构象与基因转录活性的调控有关。原生动物棘尾虫处于转录状态的大核内的染色质能与Z-DNA抗体起明显的反应，而处于静止状态的小核则不能与Z-DNA抗体反应、认为，在一定的基因控制区，存在一类可能形成Z-DNA构象的序列，当与Z-DNA结合蛋白相结合，或有关碱基受到修饰（如甲基化），或DNA负超螺旋结构发生等情况下，该类序列就会由B-DNA转变成Z-DNA构象，于是相关区域的染色质结构发生改变，使有关基因处于活跃的转录状态。染色质RNA

染色质含有RNA是无疑的，约占DNA的3%，但是否是染色质的固有成分，还是转录或分离过程中RNA的污染？

Huang和Bonner（1965）在豌豆芽染色质中发现有与组蛋白相复合的RNA，称为染色体RNA。其后，在鼠肝、鸡胚及小妞胸腺的染色质中均有发现。这种RNA与rRNA及tRNA不同，其主链长40-60bp，沉降系数为3.2S。二氢嘧啶的含量高达11.3%，而tRNA仅为3.1%，rRNA则在1%以下。这种RNA能与同源的DNA高度杂交，且不与tRNA及rRNA竞争。说明这种RNA是独特的，有组织特异性的。

Bonner(1968)推测这种染色质RNA可能是等价的与非组蛋白结合，然后通过非组蛋白以非共价的方式结合到组蛋白上，起到调节基因表达的作用。

Huang等（1972）的染色质重建实验，证实了染色质RNA对基因的调控作用。验证染色质RNA的作用：用10-4M的Zn（NO3)2在37℃下处理解离了的染色质20小时，结果发现重建后的染色质失去了它固有的转录活性。因为Zn（NO3)2能在各种盐的条件，只水解RNA，对DNA和蛋白质无作用。从而说明了RNA对染色质转录特异性的作用。用RNase代替硝酸锌重复上述实验，也得到类似的结果。否认或怀疑染色质RNA的存在主要原因是中心法则规定RNA仅仅是一种遗传信息，因此就看不出染色质RNA的存在有什么必要。近年来发现RNA并不单纯是一种信使或模板，而且具有酶的活性。

Cech等（1982）报道，四膜虫的核糖体RNA前提具有自我催化的酶活性。这种Per-rRNA在没有任何蛋白质及ATP的情况下，能自我催化剪接、环化等反应，成为成熟的rRNA。Cech等把这种RNA命名为Ribozyme，以区别仅由蛋白质构成的酶（enzyme）。这种RNA类型的酶除上述的Per-rRNA外，还发现一些由蛋白质与RNA复合构成的酶，如核糖核酸酶P。能催化tRNA分子5’端成熟。且单独RNA组分就能催化tRNA分子5’端成熟。组蛋白的种类与特点组蛋白是富含赖氨酸与精氨酸的碱性蛋白质，相对分子量10000—20000。

N端多为碱性氨基酸，带正电荷，与DNA链的负电荷结合。

C端与其他组蛋白、非组蛋白或DNA的疏水区结合。组蛋白H1组蛋白H1的特点：碱性氨基酸多集中于多肽链的C端，而N端区含有较多的酸性氨基酸。H1有四种类型（H10，H11，H12，H13），氨基酸序列不同。组蛋白H1与其他四种组蛋白不同，前者在胚胎较晚时期出现。而后者在胚胎早期同时出现，其氨基酸序列在不同生物中几乎保持不变。而H1不仅在不同生物钟，即使在同一机体中，它的类型也不同。同一机体不同组织中H1的差异暗示了它对形状的表现型有作用。组蛋白H1的结构：氨基端（N，酸性区）中央区（无极性，疏水）羧基区（C，碱性区）在溶液中，HI中央区段是疏水的，折叠为球状结构，其序列高度保守，碱性的羧基区是随机性的卷曲状态，氨基端的酸性区段也呈卷曲状态。羧基区域与DNA的结合很强烈，中央区结合较弱，它主要是与非组蛋白结合并与其他四种组蛋白相作用，可导致染色质的螺旋化，产生高级结构。氨基端的碱性区也附着于DNA连接丝，起交联核小体作用。（3）组蛋白H1的作用Renz等（1977）在电镜下观察到直径200Å的染色质二级结构含有6-10个核小体的球状结节的纤维。以0.5MNaCl溶液从染色质上选择性地除掉H1后，则球状结构解开，在核小体之间可看到约35bp的DNA连结丝，这说明H1在维持染色质高级结构的方面有重要作用。H1的成分及含量与染色质的高级结构有关，并能影响基因的调控。丁酸在抑制细胞分离，诱发细胞分化的同时出现了H10，说明H10与基因活动有关。（4）组蛋白H1的作用组蛋白H1与DNA的作用方式可分为三种：1）R方式：H1的C端锚定在DNA分子上。不同类型H1的N端以不同的角度与DNA结合使不同长度的DNA暴露并容易受到酶的作用（如解旋酶、多聚酶、限制酶等）。提供了调节染色质活动速率的一种途径。2）D方式：特点是H1的N端折回疏水区，使DNA发生各种程度的偏斜、折叠、更易受到酶的作用。（4）组蛋白H1的作用组蛋白H1与DNA的作用方式可分为三种：3）C方式：与非组蛋白选择性的结合，在DNA链上形成一个突起-----链内敏感构件（ITS）。H1的作用方式证明它在染色质的结构及机能上有重要作用。组蛋白H5

Neelin和Butter（1961）报道，H5仅存在于鸡、鸭、鸽子、鹅、海鸥、火鸡、孔雀等几种鸟类的网织红细胞中，而在骨髓、脾、肝等组织中则没有。H5MW为23000,197Aa组成。像H1一样，H5存在于核粒之外并优先于富含AT碱基对的DNA结合。在染色质结构中扮演与H1一样的角色。

H5对DNA的模板活性有抑制作用。如，用聚苯乙烯磺酸盐处理鸡的红细胞，H5首先被除掉，使染色质松懈，则激活了RNA转录。染色质的非组蛋白细胞核中另一类重要蛋白质—非组蛋白（NHP）

包括：核膜酸性蛋白（8%）核仁酸性蛋白（19%）不均一蛋白（HnRNP，30%）组织专一性蛋白（10%）以及染色质非组蛋白（NHC，40%），是染色质中的一类重要蛋白，可达500余种，MW15000---100000Da.(1)染色体框架蛋白：Hela细胞中期染色体去除组蛋白后，在电镜下仍能看到维持中期染色体基本形状的支架。支架由DNA和少量的蛋白质组成，形成DNAloop。用内切酶或外切酶处理果蝇的去组蛋白的染色体框架，可见DNA环大部分被消化，但仍有特异的DNA序列与支架结合。

框架上的DNA可以用DNase消化掉而对支架的整体性没有影响，支架是由非组蛋白构成。这些非组蛋白对中期染色体的结构起稳定作用。(2)染色体的高移动蛋白：是一组染色体蛋白。分为三类：1）HMG1/2：HMG1和HMG2是相关蛋白，MW25-30kDa。可能在DNA的重组、修复及复制中起作用。对RNA转录酶II、III的转录作用起激活作用；并激活UBF/MLTF对DNA的结合。2)HMG14/17:HMG14和HMG17是一类小分子，MW10kDa。HMG14/17结合于活性基因的下游而不是上游的转录起始部位。实验证明HMG14/17与活性转录基因的结合是与非活性基因的结合的1.5-2.5倍。因此，HMG14/17的生物学功能有待进一步研究。3)HMGI/Y:是一类小分子蛋白，MW=11kDa。二者的区别仅仅是HMGY在第11位氨基酸处有一缺失，而HMGI则无。此类蛋白因为能结合富AT的a卫星DNA而被称为a蛋白质。HMGI在哺乳动物中期染色体中是结合于富AT重复序列的着丝粒和端粒。因此，HMGI/Y可能是一类与异染色质中AT序列结合的蛋白质，可能参与基因调控。3)染色质的其他非组蛋白:另一类是磷蛋白，位于核小体的连接丝DNA区域，它通过识别特定的DNA序列与DNA亲和，有强烈的种属专一性，NHP磷蛋白能促进RNA转录，而和H1及DNA的结合方式仍不清楚。

归纳起来，非组蛋白具有以下特点：

1）组织特异性---不同物种其非组蛋白不同，不同组织液具有其专一性的非组蛋白，说明它与基因的选择性表达有关；

2）对转录作用的专一性---如非组蛋白P3决定卵清蛋白mRNA的转录。机制可能是雌激素与受体的复合物进入细胞核后，受体的B亚基与非组蛋白P3结合，促进DNA解链，RNA聚合酶进入转录位点。

3）与DNA结合的专一性：与DNA结合是有专一性的。非组蛋白在染色质的结构与机能均起很大作用。核小体装配蛋白----核液蛋白在爪蛙卵母细胞提纯一种装配蛋白，相对分子量为29000的五聚体，大量存在于卵母细胞的核液中，利用抗体技术证明它广泛存在于真核细胞的核液中，称为核液蛋白。是一种酸性蛋白，并不与自由DNA或完整的核小体结合，而只与各种单独存在的组蛋白相结合。每一个五聚体的核液蛋白分子可以结合八个组蛋白分子，然后把组蛋白八聚体释放给DNA。整个生物界中H3、H4的氨基酸顺序的保守性以及在温和提取中H3、H4最后从染色质上分离等事实，可以认为（H3）2·（H4）2是重复单位的核心。染色质的分子组成

Kornberg于1974年提出，1977年做了一些补充，是迄今为止最基本的一种染色质模型。打破了当时普遍认为染色质是以DNA为轴心，外包以组蛋白的观点。以后的模型都是在此基础上建立的。要点：染色质纤维是由核小体重复串联而成，每个核小体有核心颗粒与连接区组成。每个核心颗粒有8个组蛋白分子（H2A、H2B、H3、H4各2个分子）和200bp组成。连接区DNA为15-100bp。并与H1相结合。

DNA以某种尚未肯定的方式缠绕于8具体周围，形成一个直径约为100埃的近似球形的颗粒，沿染色质纤维长轴紧密的排列。（2）交联剂的研究

Jackson等应用不同浓度的NaCl处理染色质，使其解离及重聚合。实验证明：二聚体是自然状态的染色质所固有的，而八聚体可能是组蛋白分子从染色质上解离后又重新组合的产物，在自然界并不存在，或是自然状态下的二聚体通过交联剂的作用，在染色质上原位形成八聚体。（3）染色质结构的一个新模型：

Bonner(1975)等认为，染色质二级结构的组蛋白核心不是以八聚体形式存在，而是以四聚体为存在形式。每个组蛋白分子有两个与DNA作用的位置和一个与另外组蛋白分子作用的位置。假定八个组蛋白分子为一组，在DNA上作等距离线性排列，而且前四个分子与后四个分子的极性相反。二组分子的相互作用使DNA沿长轴发生扭曲。由于组蛋白分子1-8，4-8,2-6,3-7之间的作用，使得染色质二级结构保持稳定，螺距为35埃，覆盖DNA约200bp。H1在超螺旋外面，跨于各组交结点之间。八个组蛋白在二级结构中所形成的核粒，实际上是四个二聚体，且二聚体之间不接触。二聚体多是H3-H4，H4-H2B,H2A-H2B。因此，核粒内四种组蛋白分子并不按照（H3+H4+H2A+H2B）X2的公式。其中H2B的比例可能较大，在不同的生物或组织中，各类组蛋白的比率可能不同。由于模型中组蛋白的尾巴有一定的方向性，并覆盖DNA，所以再4-5之间的覆盖面有些重复而在二组交界的1,8之间则覆盖面减少。因此，这部分易受核酸酶的攻击，从而每个200bp便有一个核酸酶的敏感点。3.5.4染色质纤维间期细胞核的染色质大部分是以30nm直径的纤维存在。纤维结构的详情尚不清楚。提出几个模型。（1）螺线管模型：10nm纤维左向超螺旋卷曲如弹簧螺线，每圈含6个核小体，H1位于该纤维纵轴中央。3.5.4染色质纤维（2）超螺线空挡模型：超螺旋情况与螺线管模型相似，每圈6个核小体，只是不是一个连续的完整的弹簧螺线，而是间以短的伸展的DNA纤维。它们是一些核酸酶敏感区，并有一些特异的蛋白结合其上，H1可在螺线管的内侧或外侧作为核小体的联结者（linker）。3.5.4染色质纤维（3）交互联接模型：10nm纤维象手风琴样折叠，并盘旋成为一个超双螺旋结构。可以想象其外形与DNA双螺旋一样，只不过是一系列呈Z字形折叠的核小体构成。这些核小体之间以linkerDNAs联结，并垂直于30nm纤维的纵轴。（4）锯齿带盘旋模型：10nm纤维以Z形折叠状态盘旋为弹簧似的螺线管。值得重视的是30nm纤维是染色质的天然存在状态。从DNA双螺旋到10nm纤维—压缩7倍，到30nm—压缩6-7倍，共压缩了40-50倍。30nm纤维是一种依赖与转录活性的，或伸展或压缩的动态结构。3.6常染色质基因表达的分子基础3.6.1核心组蛋白对转录的作用

酵母基因组仅含核心组蛋白基因串的二个拷贝，是良好的研究材料。

（1）H2A-H2B：酵母中编码核心组蛋白的基因对缺陷性启动子或增强子起着消除或抑制者的作用。借助H2A-H2B或H3-H4表达变化的研究，发现对转录缺陷的消除作用使由于H2A-H2B对H3-H4合成的不平衡。这说明H2A-H2B对H3-H4的化学计量影响转录作用。如调整酵母H2A-H2B的表达，观察到不同基因染色质结构的不同程度的改变。（3）H4：Durrin等（1991）对H4进行了一系列的删除、取代研究。证明H4的N端对不同的基因起着不同的作用，或激活或抑制。3.6.2核小体与基因表达

3.6.2.1核小体定位（1）交替定位与可译定位：一般认为，核小体覆盖了整个染色质。但事实上，核小体的形成并不是随机地，任意的。核小体在染色质上的定位涉及的核心组蛋白八聚体与DNA的相互作用，以及各种因子的影响。沿DNA形成的核小体一般受二种因素制约：富AT的DNA小沟和转录激活因子。交替定位：DNA弯曲紧密地绕在核粒旋二圈时，仅仅把DNA小沟压在核粒表面。因为富AT的小沟较之富GC的小沟易于压缩，因此每个八聚体都倾向于定位DNA螺旋内侧富AT小沟最多的区域。就是所谓的交替定位。许多转录因子往往形成复合物结合在DNA上而阻止核小体形成。因此，在基因的上游往往有缺少核小体结构的长达数百bp的区域。利用低浓度的DNaseI可以消化这些区域而不消化linkerDNA。如：在SV40含有一段大约300bp的无核小体区域，它是DNA/RNA合成的起始区，一些结合蛋白结合其上，但阻止不了DNaseI的消化。所以核小体常常沿可转录-翻译的DNA区域定位，叫作可译定位。例如：某一核粒沿距离某一基因的转录起始区-300～-144bp定位。3.6.2.2核小体变构（1）基因活化时核小体并不消失核小体结构变化将导致基因的激活或预激活状态。这种结构的改变到底是核小体消失还是核小体的构型改变？诸多核酸消化实验都发现超敏感区及/或亚核小体颗粒出现于基因激活过程中，说明基因在激活中与其说核小体消失不如说核小体的构型改变。这意味着基因活化时核心组蛋白并未移除。如：果蝇热休克基因hsp70，基因热激活后，组蛋白仍然与基因相结合。研究证明转录激活情况下的染色质结构发生变化，但核心组蛋白八聚体并不被取代，这与核小体重构的概念相符。（2）核小体变构的几种观点：

H1确实会加大各种因子对DNA模板的结合，并允许核小体较大的移动或滑动。转录因子对核小体中DNA的结合可诱导核酸酶敏感性。基因活化时，核小体的核心可能发生某种程度的变化，如“显露”、“开启”或“劈裂”。一系列的其他因子，如组蛋白修饰租用、HMG蛋白的结合等，都可能与染色质重构有关。3.6.2.3活性染色质核小体变构机制染色质的活化首先是一些转录因子（TF）结合在E＆P（enhancer＆promoter)上，而导致核小体变构。在静止细胞中，有的E＆P处于核小体内部，TF无法接近。因此，TF就必须在DNA复制中或核小体装配之前结合上去。就是所谓预空竞争模型或复制依赖机制。在核小体装配之后，TF仍然能够结合上去，则叫作动态竞争模型/复制不依赖机制。

（1）预空的竞争模型

转录因子在DNA模板刚刚跨过复制叉时立即结合其上，预先地装配到染色质之中。这样，使基因活化的核小体重构发生于复制过程中或核小体装配前。（2）动态竞争模型

TF在核小体形成后结合上去。可能是TF的结合位点在linkerDNA上结合位点在DNA的进口/出口处。某一结合位点虽然在核小体内不可接近，但有关的另一个位于核小体外面的TF结合点首先发挥作用，使掩盖前一位点的核粒去稳定/被置换而使其暴露处来。

无论是在DNA复制时或核小体装配之后所建立起来的染色质变构与活性都涉及启动子、增强子的结合因子以及其他影响转录活性的蛋白。而且各种因子的结合并不见得立即激活基因，而使基因处于前激活状态。使得基因在非复制状态下能够迅速被诱导。如：RNA转录酶II是热休克基因的转录酶，但是在没有热休克的情况下，它暂停在转录起始点下游约25核苷酸处。

3.6.2.4顺式调控区段LCR参与核小体重构的众多的转录因子与激活因子都是属于反式作用元件。对人类ß-珠蛋白基因表达调控的研究发现，还有一种类似启动子、增强子那样的顺式作用元件，叫LCR（Locuscontrolrengions,LCR）。整个ß-珠蛋白基因簇/串含有5个基因：5’-ɛ-Gץ-Aץ-ξ-ß-3’依次排列，长达70kb。

LCR比启动子、增强子的序列要长的多。LCR是一个包含4-5DNaseI敏感位点的长达15kb的区域，位于ß-珠蛋白基因的5’端上游。

不同的ß-珠蛋白基因在发育的不同时期、不同组织中表达，LCR调控这种发育特异性及组织特异性的表达。

LCR可能是调控染色质核小体重构的一种元件，使基因处于激活或预转录状态。转基因实验中，把人ß-珠蛋白基因及其调控序列插入到小鼠基因组的不同部位，它因插入的不同部位而进行低水平表达，这就是所谓的位置效应。但当基因带有LCR时，则无论插入什么部位都能进行高水平表达。3.7异染色质形成的分子机制异染色质构成了染色体大部分区域，异染色质区域一般说不能为DNA结合因子接近，是转录沉默的区域，并为染色体有丝分裂行为所必须。大块的异染色质围绕着功能性的染色体结构，如着丝粒、端粒、而小的异染色质区域则散布在染色体各处。已证明异染色质在着丝点功能中起着重要作用。围绕着丝粒的异染色质的DNA重复序列是姐妹染色单体结合及染色体分离所必需。异染色质能稳定着丝粒、端粒中的重复序列，并抑制基因组的同源序列的重组。

此外，异染色质的中心任务是在发育分化过程中调控基因表达。如：异染色质使雌性哺乳动物X染色体失活，起着剂量补偿作用。异染色质的一些特性使它特别适于长期地、稳定地维持紧缩状态。异染色质状态是后成遗传的，并通过多代细胞分裂而稳定遗传，它可以在不同的发育条件和环境影响下发生。已证明许多酶与蛋白参与异染色质的形成，这种形成过程是一个逐步的组蛋白的修饰及氨基酸末端的特异修饰过程。并发现非编码的RNAs及RNA干涉在后成遗传的染色质区域形成中的作用。DNA包装成异染色质能发挥对重要生物学过程的后成遗传的控制。3.7.1异染色质形成中的因子

从酵母到哺乳动物，组蛋白及其翻译后修饰在异染色质的形成中起着重要作用。异染色质形成中所需要的反式因子中，有直接修饰组蛋白的酶和组蛋白结合因子。如：发芽酵母中，沉默信息调节因子（SIR）基因sir2，sir3，sir4的产物，是装配沉默的配对区位与端粒DNA区域的特异染色质所需要的。裂殖酵母和后生动物中有数种组蛋白去乙酰化酶，是沉默所需要的，如sir2类NAD依赖去乙酰化酶等。在裂殖酵母、果蝇及哺乳动物中，组蛋白H3的第9位的赖氨酸的甲基化也与异染色质装配正相关。

后成遗传标记的相互依赖说明DNA甲基化与染色质介导的后成遗传机制协调作用，维持沉默的染色质状态。沉默者、重复DNA及RNAs对于异染色质形成起作用。对于异染色质的形成，已知特异的调控位点—silencers，及序列特异的DNA结合蛋白起作用，而重复DNA及非编码RNAs在异染色质形成的区域界定上也起着重要作用。转座子与高度重复卫星DNA构成了异染色质序列的大部分，它们与异染色质导致邻近基因的沉默有关。非编码RNA分子在调节染色质行为方面似乎起着广泛的作用

由于重复序列与RNA所触发的沉默的染色质装配的可能机制，包括同源DNA序列的配对，DNA-RNA或RNA-RNA的相互作用。这种RNAi与异染色质装配之间的联系，提示了一个RNA介导的真核基因组的后成遗传构建的模型。双链RNA被加工成小的RNAs,它们通过同源序列的识别而特异地锚定组蛋白修饰及基因组的后成遗传修饰。3.7.2异染色质结构域的形成

异染色质形成是先在一个特异调节位点“成核”，然后伴随着组蛋白修饰及与Sir3,Sir4,Swi6/HP1等结构蛋白的结合，逐步地向邻近的序列扩展。位点特异的DNA结合蛋白及结合于成核位点---沉默者之处，然后再使Sir2/Sir4复合体与DNA结合。这种连续的结合及去乙酰化过程从“成核”位点沿着染色质纤维扩散下去。3.7.3异染色质的繁殖

DNA复制时组蛋白H3/H4四聚体是随机分布于姐妹染色质之中。因此，修饰父/母本组蛋白的成分，如Swi6/HP1或Sir3等异染色质装配蛋白，可以作为“分子标签”来印记在新装配的核小体中父/母本的组蛋白修饰形式。在组蛋白修饰和结构蛋白之间的一个“后成遗传环”可能是异染色质繁殖的基础。3.7.4异染色质域的分界线

高度浓缩的异染色质与去浓缩的常染色质相间分布。异染色质一旦“成核”，就会顺式地扩增并导致邻近基因的后成性沉默。但是细胞液具有对抗附近异染色质的抑制作用的相应机制，来保护那些活性的染色质区域。专门的DNA单元---边界单元，它作为临近染色质区域的界标或屏障来对抗相邻区域的沉默者或增强子的效应。

S.pombe的跨越配对型区域的不同组蛋白甲基化型式的作图，发现了两个反向重复序列把异染色质段落与周围的常染色质区域界定开来。3.7.5异染色质与发育中可遗传的基因沉默

可遗传的转录状态的维持对于多细胞生物的发育是至关重要的。大量的证据说明，该过程的失控将导致细胞的转化与癌变。研究提示，在发育中引起基因沉默的途径与由Swi6/HP1来形成异染色质的途径相似。

HP1蛋白也与真核染色质的基因的调控有关。并发现HP1的分布常跨越少量的常染色质位点。说明虽然HP1主要集中在异染色质区，但染色体臂的特殊区域也在它的控制之下。

H3Lys9甲基化与HP1可以启用基因沉默的特异启动子，直接涉及到完整的异染色质成分调节常染色质基因。异染色质的蛋白与常染色质区连接但没有扩散，也引起常染色质基因的抑制----位置效应。3.8染色质的非组蛋白框架

3.8.1染色质环高盐溶液提取细胞核，去除包括组蛋白在内的大部分蛋白，发现遗留的DNA仍然保持着细胞核的形状。去蛋白的核经梯度离心后，它们的沉降特性类似超螺旋的环状质粒DNA，这说明长的线性DNA在间期核中经弯曲、折叠成许多环状。环的平均长度80-150bp。

Laemmli证明，间期核中这种环状结构，当压缩为中期染色体后仍然保持不变。当分离出来的染色体经高盐溶液去除大部分蛋白质后，DNA仍然以无数loop锚定在一个残存的蛋白质框架下，并保持着原来染色体的形态。这种染色质环是染色质与染色体的共同结构特征。3.8.2SAR/MAR高盐溶液提取间期细胞核蛋白，经内切酶消化、离心分离非结合DNA片段和结合DNA片段，分别电泳、分子杂交。鉴定了一些基因与核蛋白结合的特异序列。如：果蝇组蛋白基因群和hsp70基因，核糖体RNA基因等。这些位点是在提取了大部分核蛋白及内切酶消化后，仍然留在核里与小量蛋白结合，称为（核）框架附着区（SAR）或（核）基质附着区（MAR）。

SAR/MAR是一类在核或染色体内维持染色质loops的枢纽序列。3.9微生物的类染色质某些原核生物—大肠杆菌，只有一条裸露的环状DNA作为它的基因组。并不是一个放大了的质粒。这个环状DNA也像真核生物