《细胞核与染色质》

Introduction-Nucleus最大的细胞器(organelle)重要的胞内区室(compartment)核被膜核基质染色质核仁核体染色质包装遗传信息读取RNA修饰RNP组装核孔物质运输本文档共43页；当前第1页；编辑于星期三\0点1分Cellbiologyconcernabout…细胞生物学：基本结构组成成分核内生命活动的组织、协调生理意义基因的分子生物学：染色质包装从DNA到mRNA非编码RNA遗传学生物化学本文档共43页；当前第2页；编辑于星期三\0点1分内容提要基本结构及主要功能元件1核内分子生物学过程概述2核孔复合体及其介导的物质运输3核膜的崩解与组装4核仁及其他核内结构的组成与功能5本文档共43页；当前第3页；编辑于星期三\0点1分细胞核基本结构核被膜核基质染色质核仁核体本文档共43页；当前第4页；编辑于星期三\0点1分核被膜的结构组成核被膜(nuclearenvelope)核膜(nuclearmembrane)核孔复合体(nuclearporecomplex,NPC)核纤层(nuclearlamina)本文档共43页；当前第5页；编辑于星期三\0点1分核膜(nuclearmembrane)外核膜核糖体颗粒与内质网相连内核膜无核糖体颗粒LBR核周间隙与内质网腔相通核孔内外膜融合孔膜区本文档共43页；当前第6页；编辑于星期三\0点1分核孔复合体(NPC)孔膜区域组装的复杂蛋白复合物核质物质运输本文档共43页；当前第7页；编辑于星期三\0点1分核纤层(nuclearlamina)核纤层蛋白(laminA-C)纤维状网络结构结构支撑调节基因表达调节DNA损伤修复内核膜NPC核周染色质分裂期核被膜的崩解与组装本文档共43页；当前第8页；编辑于星期三\0点1分核基质核骨架蛋白质纤维网架结构体系真核生物细胞核起源于原核细胞入侵？融合？本文档共43页；当前第9页；编辑于星期三\0点1分染色质分子生物学：万倍压缩遗传学：数量核型结构细胞生物学：不同染色质形态的核内分布

核周异染色质袢环结构(loop)染色体区域化分布本文档共43页；当前第10页；编辑于星期三\0点1分核仁与核体核仁：染色体的核仁组织区RNA蛋白核糖体的装配工厂核体：功能元件RNP集中区域非编码RNA蛋白

RNA修饰RNP组装核糖体装配本文档共43页；当前第11页；编辑于星期三\0点1分内容提要基本结构及主要功能元件1核内分子生物学过程概述2核孔复合体及其介导的物质运输3核膜的崩解与组装4核仁及其他核内结构的组成与功能5本文档共43页；当前第12页；编辑于星期三\0点1分核内分子生物学过程染色质结构调节DNA复制、修复、重组基因转录及其调控RNA加工本文档共43页；当前第13页；编辑于星期三\0点1分短片：chromosomecoil本文档共43页；当前第14页；编辑于星期三\0点1分短片：DNAreplication本文档共43页；当前第15页；编辑于星期三\0点1分短片：strandexchange本文档共43页；当前第16页；编辑于星期三\0点1分短片：genetranscription本文档共43页；当前第17页；编辑于星期三\0点1分内容提要基本结构及主要功能元件1核内分子生物学过程概述2核孔复合体及其介导的物质运输3核膜的崩解与组装4核仁及其他核内结构的组成与功能5本文档共43页；当前第18页；编辑于星期三\0点1分核孔复合体-核质转运通道跨内外核膜亲水通道核孔直径80-120nm复合体直径120-150nm自由扩散顺浓度梯度有效直径9-10nm

40-60KD无需能量主动运输信号肽

需能量不去折叠双向同时运输转运速度极快（~500个/s）本文档共43页；当前第19页；编辑于星期三\0点1分短片：Rapidnuclearimportation本文档共43页；当前第20页；编辑于星期三\0点1分核孔复合体的结构30余种蛋白亚基多拷贝组合八边形对称结构柱状亚基环带亚基腔内亚基环状亚基蛋白纤维核篮本文档共43页；当前第21页；编辑于星期三\0点1分核孔复合体转运的分子尺寸限制无定形结构域(unstructuredregion)无序屏障本文档共43页；当前第22页；编辑于星期三\0点1分主动运输与信号肽蛋白分选：信号肽核转运信号(NTS)核分选：核定位信号(NLS)核输出信号(NES)

任何位置完成分选后不剪切本文档共43页；当前第23页；编辑于星期三\0点1分核孔复合体转运的生物大分子NTS/向导蛋白转入(Import)

组蛋白DNA聚合酶RNA聚合酶RNA加工相关蛋白转出(Export)tRNAmRNA核糖体前体颗粒转入&转出基因转录调控蛋白（转录因子）

RNA向导蛋白本文档共43页；当前第24页；编辑于星期三\0点1分主动运输模型通道：NPC出入口：蛋白纤维搬运工：核转运受体(nucleartransportreceptor)辅助：FG-repeatsRanGTP本文档共43页；当前第25页；编辑于星期三\0点1分直接结合多种NTR识别不同NTS间接结合适配蛋白(adaptorprotein)无信号肽大分子“搭车”RNA蛋白质与有信号肽的蛋白结合两类核转运受体(NTR)

入核转运受体(NIR)识别NLS蛋白入核出核转运受体(NER)识别NES蛋白出核核转运受体对靶蛋白的识别本文档共43页；当前第26页；编辑于星期三\0点1分GTPase：Ran导航：控制转运方向

调控因子：Ran-GAP

Ran-GEF本文档共43页；当前第27页；编辑于星期三\0点1分Ran控制的NTR分子开关本文档共43页；当前第28页；编辑于星期三\0点1分NPC主动运输的分子模型本文档共43页；当前第29页；编辑于星期三\0点1分RNA的出核转运向导分子：具有NES的辅助蛋白质量检查：正确折叠和加工的RNA分子才能获得出核资格本文档共43页；当前第30页；编辑于星期三\0点1分内容提要基本结构及主要功能元件1核内分子生物学过程概述2核孔复合体及其介导的物质运输3核膜的崩解与组装4核仁及其他核内结构的组成与功能5本文档共43页；当前第31页；编辑于星期三\0点1分核膜的崩解与组装-骨架章交叉发生于细胞分裂过程中触发点：磷酸化p34cdc2N端Ser22C端Ser392LaminA单体形式游离LaminB与核膜小泡结合本文档共43页；当前第32页；编辑于星期三\0点1分核膜的崩解与组装1核孔复合体和核被膜片段如何找到染色体？2游离到胞质中的核蛋白如何回到核内？3如何避免不属于核内的胞质蛋白在核膜组装时混入核内？本文档共43页；当前第33页；编辑于星期三\0点1分找到染色体前期核膜崩解后游离于胞质内：核膜小泡(双层核膜+膜蛋白)

NPC亚基蛋白+NIRFGrepeatsLaminRanRan-GAP末期染色体上：Ran-GEF→Ran-GTPCloudLamin去磷酸化启动核膜重组：核膜小泡→Lamin←NPC蛋白+NIRNPC+NIR→Ran-GTPCloud

本文档共43页；当前第34页；编辑于星期三\0点1分核蛋白回归及非核蛋白屏蔽NPC组装完毕即开始工作：入核转运NLS不剪切的生理意义：反复利用核膜组装紧贴染色体：屏蔽非核蛋白无意义转运核蛋白回归本文档共43页；当前第35页；编辑于星期三\0点1分内容提要基本结构及主要功能元件1核内分子生物学过程概述2核孔复合体及其介导的物质运输3核膜的崩解与组装4核仁及其他核内结构的组成与功能5本文档共43页；当前第36页；编辑于星期三\0点1分核仁-Ribosome-producingfactoryUnlikemanyofthemajororganellesinthecell,thenucleolusisnotboundbyamembrane,itisalargeaggregateofmacromolecules.染色质（rRNAgenes）

前体rRNA成熟rRNArRNA加工酶向导RNA（snoRNP）核糖体蛋白核糖体亚单位前体颗粒核骨架本文档共43页；当前第37页；编辑于星期三\0点1分染色质的核仁组织区核仁组织区→袢环DNA→核仁主体结构本文档共43页；当前第38页；编辑于星期三\0点1分核糖体加工过程rRNA基因转录前体rRNA加工成熟rRNA组装核糖体亚单位前体颗粒出核本文档共43页；当前第39页；编辑于星期三\0点1分核仁的电镜结构纤维中心：rRNA基因区域rRNA基因转录致密纤维组分：snoRNP前体rRNA加工颗粒组分：核糖体亚单位前体颗粒组