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文档简介
分子遗传学复习题名词解释:DNA甲基化(DNAmethylation):是指由DNA甲基化转移酶介导,催化甲基基团从S-腺苷甲硫氨酸向胞嘧啶的C-5位点转移的过程。ENCODE计划(TheEncyclopediaofDNAElementsProject):即“DNA元件百科全书计划”,简称ENCODE计划,是在完毕人类基因组全序列测定后的9月由美国国立人类基因组研究所(NationalHumanGenomeResearchInstitute,NHGRI)组织的又一种重大的国际合作计划,其目的是解码基因组的蓝图,鉴定人类基因组中已知的和还不知功效的多个物种的保守序列等在内的全部功效元件。ENCODE计划的实施分为3个阶段:试点阶段(apilotphase)、技术发展阶段(atechnologydevelopmentphase)和生产阶段(aproducttionphase)。gRNA(guideRNA):既指导”RNA(gRNA,guideRNA),能通过正常的碱基配对途径,或通过G—U配对方式与mRNA上的互补序列配对,指导编辑的进行。GT--AG规律(GT-AGrule):真核生物全部编码蛋白质的构造基因,其RNA前体在内含子和外显子交界处有两个较短的保守序列,内含子的左端均为GT,右端均为AG,此规律称GT-AG规律。miRNA:即小RNA,长度为22nt左右,5′端为磷酸基团、3′端为羟基。miRNA广泛存在于真核生物中,不含有开放阅读框架,不编码蛋白质,其基因的转录产物是发夹状构造,在RNaseⅢ酶切后以双链形式存在,是近几年在真核生物中发现的一类含有调控功效的非编码RNA,它们重要参加基因转录后水平的调控。RNA编辑(RNAediting):是指通过碱基修饰、核苷酸插入或删除以及核苷酸替代等方式变化RNA的碱基序列的转录后修饰方式。RNA诱导的沉默复合体(RNAInducedSilencingComplex,RISC):与siRNA结合后可识别并切断mRNA。RNA指导的DNA甲基化(RNADirectedDNAMethylationRDDM):活性RISC进入核内,指导基因发生DNA的甲基化。密码子摆动假说(wobblehypothesis):密码子的第1,2位核苷酸(5’→3’)与反密码子的第2,3核苷酸正常配对;密码子的的第3位与反密码子的第1位配对并不严谨,当反密码子的第1位为U时可识别密码子第3位的A或G,而G则可识别U或C,I(次黄嘌呤)可识别U或C或A。比较基因组学(comparativegenomics):是一门通过运用数理理论和对应计算机程序,对不同物种的基因组进行比较分析来研究基因组大小和基因数量、基因排列次序、编码序列与非编码序列的长度、数量及特性以及物种进化关系等生物学问题的学科。表观遗传变异(epigeneticvariation):基因的碱基序列未发生变化,而是由于DNA甲基化,组蛋白的乙酰化和RNA编辑等修饰造成基因活性发生了变化,使基因决定的表型发生变化,且可遗传少数世代,但这种变化是可逆的。超基因家族(supergenefamily):是DNA序列相似,但功效不一定有关的若干个单拷贝基因或若干组基因家族的总称。沉默子(silencer):一种转录负调控元件,当其结合特异蛋白因子时,对基因转录起阻遏作用。特点很象增强子,但不增强转录,而是削弱转录,故称负增强子。代谢组学(metabolomics):是对某一生物或细胞在一特定生理时期内全部低分子量代谢产物同时进行定性和定量分析的一门新学科。端粒(telomere):是由独特的DNA序列及有关蛋白质构成的线性真核染色体的末端构造,它含有避免末端基因降解、染色体末端间的粘连和稳定染色体末端及其精确复制等功效。反向遗传学(reversegenetics):是从变化某个感爱好的基因或蛋白质入手,然后去寻找有关的表型变化。反转座子(retroposon)或“反转录转座子(retrotransposon)”:先转录为RNA再反转录成DNA而进行转座的遗传元件。核酶(ribozyme):含有催化活性的RNA,即化学本质是核糖核酸(RNA),却含有酶的催化功效。核酶的作用底物能够是不同的分子,有些作用底物就是同一RNA分子中的某些部位。核心启动子(corepromoter):是指在体外测定到的由RNApolⅡ进行精确转录起始所规定的最低程度的一套DNA序列元件。化学基因组学(chemogenomics):它是作为后基因组时代的新技术,是联系基因组和新药研究的桥梁和纽带。它指的是使用对拟定的靶标蛋白高度专一的小分子化合物来进行基因功效分析和发现新的药品先导化合物。基因组印迹(genomicimprinting):也称作基因印迹(geneimpringting),是一种新发现的非孟德尔遗传现象,指来自双亲的某些等位基因在子代中呈现差别性体现的现象。程序性细胞死亡/凋亡(programmedcelldeath/apoptosis):细胞应答一类刺激剂,引发一连串特性性的反映,从而启动造成细胞死亡的路过。焦磷酸化编辑(pyrophosphorolyticediting):RNA聚合酶通过PPi的掺入(聚合反映的逆反映)去除错误加入的核苷酸,然后加入正常的核苷酸,即使这种编辑不能分辨正常和错误的核苷酸,但由于转录在错误加入核苷酸后停留时间过长,而对其有优先校正功效。酵母双杂交(yeasttwo-hybrid):运用杂交基因通过激活报道基因的体现探测蛋白质与蛋白质间的互相作用。亮氨酸拉链(leucinezipper):是由伸展的氨基酸构成,每7个氨基酸中的第7个氨基酸是亮氨酸,亮氨酸是疏水性氨基酸,排列在α-螺旋的一侧,全部带电荷的氨基酸残基排在另一侧。当2个蛋白质分子平行排列时,亮氨酸之间互相作用形成二聚体,形成“拉链”。密码子使用的偏好(relativesynonymouscodonusage,RSCU):编码同一氨基酸的各个密码子的使用频率在不同生物中并不相似,也不与该氨基酸在整个蛋白质中的频率成正比,这也就是密码子使用的偏好现象,该现象可影响基因体现的效率。母系印迹(maternalimprinting):来自母本的等位基因(母源等位基因)不体现,而父源等位基因体现的现象。母性基因(maternalgene):母体卵子发生时所体现的基因,母性体细胞基因是在母性体细胞中体现,而母性胚系基因则在生殖细胞中体现(如卵母细胞)。染色质重塑(chromatinremodeling):是表观遗传修饰中一种常见的方式,是指造成整个细胞分裂周期中染色质构造和位置变化的过程。染色质重塑因子(chromatinremodelingfactor):依靠水解ATP提供能量来完毕染色质构造的变化。染色质重塑因子在构成及功效上不同,但都包含类Snf2超家族的ATP酶亚基增强子(enhancer):该DNA序列可增加与其连锁基因转录的频率。增强子多位于基因的5’端,但也可位于基因的3’端,甚至基因的内含子中。无位置及方向性,但可能有组织细胞特异性,普通能使基因转录频率增加10~200倍,有的甚至能够高达上千倍。甚至远离靶基因达几千kb也仍有增强作用。转座子沉默(transposonsilencing):宿主积累了转座子的多个拷贝,从而阻遏转座发生。构成型剪接(constitutivesplicing):编码蛋白质的不持续基因通过RNA剪接将内含子从mRNA的前体中依次去除,然后规范地将外显子剪接成成熟的mRNA,这种剪接方式是一种基因只产生一种成熟的mRNA,普通也只产生一种蛋白质产物。组蛋白密码(histonecode):组蛋白氨基端的多个修饰(甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化等)及组合通过变化染色质的构造或产生效应蛋白质的结合位点而影响基因的体现活性,从而调控下游的细胞学过程。组蛋白修饰(histonemodification):是指染色质上的组蛋白被甲基化、乙酰化或磷酸化的过程。中心法则(centraldogma)于1958年提出的阐明遗传信息传递方向的法则,指出遗传信息从DNA传递至RNA,再传递至多肽。DNA与RNA之间遗传信息的传递是双向的,而遗传信息只是单向地从核酸流向蛋白质。简答题:核小体与核小体定位在基因体现及其调控中有何作用答:核小体的形成及其在染色质上的精拟定位造成染色质构造不均匀,体现为某些区域核小体占据率高、某些区域核小体缺少。由于核心DNA被包装进核小体中,阻断了转录因子等与DNA的接触机会,核小体起基因转录克制子的作用;而核小体之间的自由区域更有助于这些蛋白因子与其识别位点的结合;另外,核小体定位在染色质重塑过程中发生变化,从而明显地影响基因的体现水平。原核生物与真核生物的启动子构造有什么差别答:原核生物的启动子特点:Pribnow框:TATAAT,位于-10左右,是RNA聚合酶的牢固结合位点Sextama框:TTGACA,位于-35附近,是RNA聚合酶的初始结合位点上述两者及之间的距离决定转录效率,普通距离17bp左右CAP位点是cAMP-受体蛋白复合物在启动子上的的结合位点真核生物有三类RNA聚合酶,与此对应,有三类不同的启动子:RNA聚合酶Ⅰ识别的启动子,由起始位点的核心启动子和其上游控制元件两部分构成。核心启动子涉及-45到+20,负责转录的启始;上游控制元件从-200到-150,它们之间的序列长度对转录效率影响很大。RNA聚合酶Ⅲ启动子可分为两种类型。一种是启动子位于转录起始点下游,分为两个亚型,Ⅰ型和Ⅱ型,Ⅰ型内部启动子有两个分开的序列boxA,和boxC,而它们之间的距离比较固定,为中间元件(internalelementIE),这是5SrRNA基因的典型构造;Ⅱ型启动子内部启动子由boxA和boxB构成,两者之间距离较大,且不固定,是tRNA基因启动子的典型构造。另一种启动子是与常见的启动子相似,又称上游启动子(upstreampromoter)。上游启动子涉及三部分元件,即TATA框,近侧序列元件(proximalsequenceelement,PSE),和远侧序列元件(distalsequenceelement,DSE),这是部分snRNA基因启动子的典型构造。RNA聚合酶Ⅱ启动子由四部分元件构成,即转录起始点、TATA盒、上游元件和远上游元件。转录起始点(initiators)位于-3—+5,常和TATA盒构成核心启动子起始基础转录。绝大多数Ⅱ型转录酶启动子均含有TATA盒,一致性序列为TATAAAA,常在起始点上游-25bp—-30bp区,TATA盒对有些Ⅱ型转录酶启动子的功效是十分重要。上游元件(upstreamelement,UE)位于TATA盒上游的元件种类较多,常见的有GC盒、CAAT盒、八聚体元件、另外有些启动子还可见到KB、ATFu等。GC盒:位于TATA上游特定位置上(-90bp),一种或几个含有高GC序列的元件,有位置依赖性,但无方向依赖性,它与SP1蛋白结合后能够增进转录的效率。CAAT盒普通位于起始点上游-80到-75左右。可极大的提高转录的效率,但对其起点、特异性等无影响。远上游元件或远端调控区,比较常见的有增强子、沉默子、上游激活序列、边际序列、绝缘子等。常见的反式作用因子有哪些其构造特点是什么答:转录因子有数千种之多,从其构造特点来看,重要有两大功效区,①DNA结合域,②活性域。对于DNA结合域,根据其氨基酸构造域的特点,又可分为:螺旋-转角-螺旋(helix-turn-helix,HTH),锌指(zincfinger),螺旋-环-螺旋(helix-loop-helix,HLH),亮氨酸拉链(leucinezipper,ZIP),同源异型域(homeodomain,HD),激素受体类(类固醇等)或核受体类,β桶(β-barrels)构造等。大量的实验证明这两大功效域是分开的,但不同转录因子的活性域其激活方式可能不同。锌指蛋白,锌指构造域是由蛋白质上保守的半胱氨酸及/或组氨酸与锌原子结合形成一种手指状的构造。典型的锌指蛋白往往有多个锌指构造域,两个锌指之间由7?8个氨基酸相连。从每个锌指的三级构造来看,其N端形成β折叠,C端形成α螺旋。反向平行的β折叠区含有2个半胱氨酸,与其后α螺旋中的2个组氨酸一起与锌原子结合,而由锌原子稳定了整个锌指构造。同源异型域蛋白,同源异型域(homeodomains,HD)蛋白含有60个氨基酸保守序列的DNA结合蛋白,属于HTH蛋白,可形成三个螺旋区,其中螺旋2、螺旋3形成典型的HTH域,螺旋3识别螺旋与DNA大沟结合,其N末端臂参加DNA小沟的结合β-barrels构造域,由多个反向平行的β折叠构成的β-桶(β-barrels)构造,每个亚基上的α-螺旋则与DNA大沟相结合,两个相邻的大沟被识别螺旋结合后可造成DNA分子发生45°的弯曲。螺旋-环-螺旋构造域,长40~50个氨基酸,有两个长15~16个氨基酸的亲水、亲脂的α螺旋,长度不同的环(连接区)将其分开。多数HLH附近有一强碱性的氨基酸区是DNA的识别和结合所必需的亮氨酸拉链的构造域,亮氨酸拉链(leucinezipper,ZIP)的双亲α螺旋其疏水面亮氨酸突出,并与另一种平行的亮氨酸拉链蛋白的亮氨酸突出交错排列,盘绕成卷,两个右手螺旋互相缠绕,每圈个氨基酸,每7个残基构成一种完整的重复单位,因此亮氨酸在拉链区每隔6个氨基酸残基重复出现一次,两个蛋白形成同源二聚体或异源二聚体。在每个拉链蛋白质中与亮氨酸重复序列邻近的区域是高度碱性的,可作为一种DNA的结合位点。整个二聚体呈Y型构造。原核生物与真核生物基因体现调节机制的重要差别是什么在原核生物中,基因体现的调控以转录水平调控为主,在调节基因的作用下,重要以操纵子为单位,转录出一条多顺反子mRNA,并指导蛋白质合成;并且转录和翻译是偶联的,极少发生mRNA的加工、修饰。但也存在转录后水平的调控,例如反义RNA的调控,翻译的调控,RNA开关等。在真核生物中,基因体现的调控十分复杂,可发生在多个层次、多个水平,涉及从染色体和染色质的表观遗传学控制,DNA的复制、RNA的转录、加工与拼接、蛋白质翻译及翻译后加工、修饰等等。对于真核生物基因的转录调控,重要是顺式作用元件(cis-actingelement)与反式作用因子(trans-actingfactor)的互相作用。另外,DNA的重排和RNA的交替剪接也是真核生物基因体现多样性的重要机制;近年发现的小分子RNA通过RNA干扰途径也可调节基因的体现,介导DNA的甲基化、mRNA的降解及翻译起始的克制等。转座子的遗传学效应与应用答:①变化染色体构造,引发的染色体DNA缺失或倒位;②诱发基因突变;③调节基因体现,诸多转座子带有增强子,有的还含有启动子,能增进基因的转录活性;转座子插入某个基因的内含子或外显子中而影响该基因体现;④产生新的变异;⑤应用转座子标记技术,克隆目的基因;⑥以转座因子作为基因工程载体,进行转基因等遗传操作。简述染色质重塑的基本过程及其生物学功效。答:染色质重塑是指造成整个细胞分裂周期中染色质构造和位置变化的过程。此过程由两种蛋白复合体所介导,即ATP依赖型核小体重构复合体和组蛋白修饰复合体。染色质的重塑因子通过运用ATP水解释放的能量,引发特定核小体位置的变化(滑动),或核小体三维构造的变化,或两者兼有,将核小体重新排布,从高度致密的染色质上解开,从而使启动子区中的顺式作用元件得以暴露,为反式作用因子(转录因子)与之结合提供了空间接触的可能。组蛋白修饰因子并不变化核小体的位置,而是在DNA上作标记,以招募其它的活性成分(组蛋白密码),对核心组蛋白N端尾部进行共价修饰,从而变化染色质构造。染色质重塑是DNA修复和基因体现调控过程中的一种重要环节。细胞基因组中的DNA普通并非处在裸露状态,而是与组蛋白一起构成构造致密的染色质,故染色质构造状态的变化会影响基因的体现。细胞中存在着多个不同的染色质重塑因子复合物激活或者沉默基因的体现。染色质重塑在个体发育,人类疾病及基因剂量赔偿中含有重要作用叙述题有哪些办法可用于功效基因组学的研究现在有何进展答:随着多个生物全基因组序列的获得,基因组研究正在从构造基因组学转向功效基因组学的整体研究。在功效基因组学的研究中普通运用高通量技术(high-throuputtechniques),如DNA微阵列(DNAmicroarrays),反向遗传学(reversegenetics)技术如基因打靶,转基因以及反义mRNA和RNA干扰等技术来系统地分析基因功效及基因间互相作用,基因组的时空体现以及发现和寻找新基因等。(1)DNA微阵列技术又称DNA芯片(DNAchips)或基因芯片技术(genechips),它通过将对应于不同基因或cDNA的DNA片段或寡聚核苷酸点样于微芯片上形成高密度的矩阵,与荧光标记的总mRNA进行杂交,然后通过激光共聚焦扫描检测并运用计算机软件对杂交信号进行自动化定性定量分析,含有高通量、实时、敏捷、精确等特点。(2)基因打靶是指通过转染的DNA序列与细胞内同源的基因组序列(靶序列)之间进行同源重组,以变化靶序列来研究其构造和功效或进行基因治疗的技术。基因打靶技术涉及基因敲除(knock-out)和基因敲入(knock-in),前者是用无功效的DNA序列与靶序列重组,破坏原基因组的遗传功效,后者是用有功效的DNA序列与受到破坏的靶序列重组使其恢复遗传功效。基因打靶技术是一种从基因到表型的新研究办法,属于反求遗传学范畴。(3)反义mRNA技术通过向细胞导入一段与特定编码mRNA互补的非编码RNA链,使其与该段mRNA特异性结合而定向阻抑靶基因体现的技术。这一技术的成熟,为功效基因组学的研究和基因治疗提供了新的思路。在反义mRNA技术的研究过程中,科学家们意外发现导入正义mRNA(senseRNA)与导入反义mRNA含有等效的阻抑效应。而更令人吃惊的是如果导入对应双链RNA(dsRNA),其阻抑效应比导入任一单链RNA强十倍以上,dsRNA若经纯化则阻抑效应更强。这种双链RNA特异性地作用于与其序列配对的基因而克制其体现的现象叫做RNA干涉。RNA干涉技术作为一种新的定点敲除knockdown技术,赋与了功效基因组学、基因治疗等全新的思路,堪称生命科学近年来的革命性的突破。因而发现RNA干扰机制的两位美国科学家Fire和Mello荣获诺贝尔生理学或医学奖。可见该项成果的重大科学意义。现在最惯用的突变体创制办法有哪些如何运用突变体进行功效基因组学研究答:1.化学诱变,化学诱变剂重要有烷化剂、碱基类似物、亚硝基化合物、叠氮化物等,多用烷化剂,如EMS和MNU等。EMS诱发的特点是突变均匀分布于整个基因组中而不呈现明显的“热点”。我们不仅仅能够通过EMS造成转录提前终止的功效缺失突变体来研究基因的功效,也能够通过失义突变引发的某些表型较弱、中间类型的突变体来研究功效蛋白中某个特定氨基酸残基的功效。2.物理诱变,诱变剂重要有紫外线,X-射线,γ-射线,快中子,激光,微波,离子束等;电离辐射广泛用于植物、动物和微生物的诱变育种,由于快中子含有能量高、辐射解决的剂量容易控制和操作简便等特点,在生物诱变上含有独到的优点:如对子粒较大的玉米、大豆等的诱变效率较高,诱变的剂量(强度和时间)容易控制,在一种基因组上能够存在多个突变位点,同时诱变后生物材料仍保持较高的活性3.生物技术,转基因,基因打靶,激活标签法,Gateway全长cDNA过量体现技术和RNA干涉技术等。T-DNA标签技术是以农杆菌介导的遗传转化为基础的一种插入突变研究办法,在获得稳定的突变表型后,可用报告基由于探针在突变体文库中克隆对应的功效基因。还可通过质粒挽救的办法克隆插入序列两翼的基因片段。T-DNA标签突变体库除了通过基因敲除来研究基因功效以外,还可通过对T-DNA标签的改造建立了激活标签(activationtagging)突变体库,和捕获标签(entrapmenttagging)突变体库。转座子标签技术:广泛应用于病毒、细菌、酵母、果蝇、拟南芥菜、水稻等物种的突变体创制与基因功效研究。特别是在高等植物上获得了突破性进展,如玉米激活子(activator,Ac)、解离子(dissociation,Ds)、增变子(mutator,Mu)、金鱼草Tam、矮牵牛dTphl以及水稻的Tos17。构建突变体库是功效基因组学研究的重要手段。1.重要性状基因的克隆与鉴定:通过TILLING、PCR-walking或图位克隆技术,能够获得某些突变性状所对应的突变基因,拟定基因与性状的对应关系。只要拥有饱和的突变体库,理论上能够获得全部基因的突变体。2.创制中间材料,硕士物生长发育和代谢途径RNAi通过哪些机制控制基因的体现实践中有何应用答:RNA干涉(RNAinterference,RNAi)通过双链RNA(double-strandedRNA,dsRNA)介导的转录后基因沉默。它能够快速分析靶基因的功效,成为反向遗传学研究的重要工具之一。胞质中的核酸内切酶Dicer将dsRNA切割成多个含有特定长度和构造的小片段RNA(约21~23bp),即siRNA。siRNA在细胞内RNA解旋酶的作用下解链成正义链和反义链,继之由反义siRNA再与体内某些酶(涉及内切酶、外切酶、解旋酶等)结合形成RNA诱导的沉默复合物(RNA-inducedsilencingcomplex,RISC)。RISC与外源性基因体现的mRNA的同源区进行特异性结合,RISC含有核酸酶的功效,在结合部位切割mRNA,切割位点即是与siRNA中反义链互补结合的两端。被切割后的断裂mRNA随即降解,从而诱发宿主细胞针对这些mRNA的降解反映。siRNA不仅能引导RISC切割同源单链mRNA,并且可作为引物与靶RNA结合并在RNA聚合酶(RNA-dependentRNApolymerase,RdRP)作用下合成更多新的dsRNA,新合成的dsRNA再由Dicer切割产生大量的次级siRNA,从而使RNAi的作用进一步放大,最后将靶mRNA完全降解,使基因沉默线虫的lin4和let7,通过和靶基因mMT的3’末端非翻译区结合而阻断对应蛋白质的翻译RNAi对基因体现的静默作用可能通过染色质浓缩实现,dsRNA可结合到植物启动子区域,能通过一种使DNA甲基化的作用造成基因沉默。siRNA可能参加纤毛虫,四膜虫虫体间结合时的基因重组。在虫体之间结合过程中,结合到重组序列的siRNA介导DNA缺失和染色体断裂。转座子沉默与siRNA有关,蠕虫mut-7基因参加RNAi和转位克制,从裂殖酵母的中心粒分辨离出siRNA,并检测到这些siRNA介导此区内组蛋白甲基化。应用:RNAi在探索基因功效中的应用在RNAi技术出现以前,基因敲除(geneknockout)是重要的反向遗传学(reversegenetics)研究手段,但其技术难度较高、操作复杂、周期长。由于RNAi技术能够运用siRNA或siRNA体现载体快速、经济、简便的以序列特异方式剔除目的基因体现,因此现在已经成为探索基因功效的重要研究手段。同时siRNA体现文库构建办法的建立,使得运用RNAi技术进行高通量筛选成为可能,对阐明信号转导通路、发现新的药品作用靶点有重要意义。RNAi在基因治疗领域中的应用RNAi的作用品有高效率和高特异性的特点,它能使目的蛋白的mRNA发生特异性降解。因此RNAi是基因沉默疗法的抱负工具。现在,人们已经证明在培养的哺乳动物细胞中,可用于抗病毒和抗肿瘤等的基因治疗;其它RNAi在新药品的研究与开发中的应用能够作为高通量药品靶标靶标记别和确认的工具;由于能高效特异的阻断基因的体现,可使其成为研究信号传导通路的良好工具;RNAi技术已被用于改良植物品质、改善植物营养价值等方面的研究,获得了客观的经济效益。DNA甲基化是如何在转录水平上克制基因体现的直接干扰特异转录因子与各自启动子结合的识别位置DNA的大沟是许多蛋白因子与DNA结合的部位,胞嘧啶的甲基化干扰转录因子与DNA的结合。许多转录因子,如AP-2和E2F等能识别含CpG的序列,且对其甲基化程度非常敏感,当CpG上的C被甲基化后,转录即被克制。转录克制复合物干扰基因转录甲基化DNA结合蛋白与启动子区内的甲基化CpG岛结合,再与其它某些蛋白共同形成转录克制复合物(transcriptionalrepressioncomplex,TRC),制止转录因子与启动子区靶序列的结合,从而影响基因的转录。已经鉴定了甲基化胞嘧啶结合蛋白1和2(MeCP1和MeCP2)及甲基化DNA结合蛋白(MBD)等转录克制复合物。MeCP1的克制作用比较弱,需要与含12个甲基化CpG的位点结合,缺少MeCP1的细胞其基因组内甲基化基因的克制作用削弱。MeCP2在细胞中比MeCPl丰富,转录克制作用比较强,可与单个甲基化的CpG碱基对结合。通过变化染色质构造而克制基因体现DNA甲基化与组蛋白去乙酰化正有关,而乙酰化修饰正是调节基因体现的另一重要方式。染色质构型的变化随着着组氨酸的乙酰化和去乙酰化,许多乙酰化和去乙酰化酶本身就分别是转录增强子蛋白和转录阻遏物蛋白。DNA失活的区域处在高度甲基化状态,同时又富含低乙酰化组氨酸。CpG二聚体中胞嘧啶甲基化是高等真核生物基因组的重要特性。普通来说,在基因启动子区的DNA甲基化随着着基因沉默。真核生物CG岛的甲基化状态与基因的体现活性的关系如何CpG岛经常出现在真核生物的house-keeping基因的5’端调控区域调控区,在其它地方出现时会由于CpG中的C易被甲基化而形成5'-甲基胞嘧啶,脱氨基后形成胸腺嘧啶,由于T本身就会存在于DNA中,因此不易被修复,因此被裁减。故CpG在基因组中是以岛的形式分布的。除定位于失活X染色体上的基因和印迹基因外,正常细胞的CpG岛由于被保护而处在非甲基化状态。启动子区域的CpG岛的非甲基化状态对有关基因的转录是必须的,而甲基化普通与基因沉默有关联,去甲基化往往与一种沉默基因的重新激活有关联。现在认为基因调控元件(如启动子)的CpG岛中发生5mC修饰会在空间上妨碍转录因子复合物与DNA的结合,而直接克制基因体现;通过转录克制复合物或变化染色质构造,间接影响基因体现全基因组低甲基化,维持甲基化模式酶的调节失控和正常非甲基化CpG岛的高甲基化是人类肿瘤中普遍存在的现象。以往的研究证明启动子区的高甲基化造成抑癌基因失活是人类肿瘤所含有的共同特性之一,并且这种高甲基化是造成抑癌基因失活的又一种机制。端粒及其生物学意义端粒是由许多简朴重复序列和有关蛋白构成的线性真核染色体的末端构造,它含有避免末端基因降解、染色体末端间的粘连和稳定染色体末端及其精确复制等功效。端粒酶是一种逆转录酶,由RNA和蛋白质构成,是以本身RNA为模板,合成端粒重复序列,加到新合成DNA链末端。端粒与衰老:大量实验阐明端粒、端粒酶活性与细胞衰老有着一定的联系,对于正常细胞来说,当进行了一定次数的分裂后,端粒长度缩短到一定程度,会使细胞停止分裂,造成衰老与死亡;有诸多与老年有关的疾病以及早衰综合症都与端粒加紧缩短有关;另外,端粒酶基因的突变体还会引发诸多人类的某些综合症,如再生障碍性贫血。端粒与癌症:90%以上的癌细胞都通过端粒酶途径来维持端粒长度,通过克制端粒酶的活性来制止癌细胞生长始终是人们治疗癌症的一种方略。端粒与干细胞端粒的长度能调节细胞自我更新的能力和肿瘤的克制的平衡状态。但是许多问题用端粒学说还不能解释。研究发现有些细胞的端粒长度长久维持在一种较高的水平,而端粒酶却不体现。另外,Kippling发现,鼠的端粒比人类长近5-10倍,寿命却比人类短的多。这些都提示体细胞端粒长度与个体的寿命及不同组织器官的预期寿命并非一致。生殖细胞的端粒酶活性长久维持较高的水平却不会象肿瘤那样无限制分裂繁殖;生殖细胞内端粒酶活性较高,体细胞中为什么没有较高的端粒酶活性。看来端粒的长度缩短是衰老的因素还是成果尚需进一步研究。组蛋白修饰与基因体现调控组蛋白H2A、H2B、H3和H4是核心组蛋白,只有当DNA存在时它们才干组装成一种有序的构造。组蛋白N端尾的修饰也能够变化染色质的易靠近性而影响基因的转录活性。组蛋白N端尾部可被多个酶修饰,不同组蛋白末端修饰的方式不同,这些修饰涉及:乙酰化、磷酸化、甲基化、泛素化、ADP糖基化等。不同修饰的组合与基因的体现状况亲密有关,又称组蛋白密码。这重要是由于修饰的核小体蛋白变化了与其DNA的结合状态,使有些位点暴露,或可与其它基因体现调控蛋白结合,变化基因体现状态。核心组蛋白都能够被乙酰化,重要的乙酰化位点在组蛋白H3、H4的N端尾部的赖氨酸。乙酰化在DNA复制和转录时发生。在复制时,组蛋白的乙酰化很有必要,这使得它们更容易被整合到新的核心;在转录中,乙酰化对于有关构造上的变化也很有必要,甚至可能允许组蛋白核心从DNA上去除,或者可能产生转录必需的其它蛋白的结合位点。在进行有丝分裂的染色体中,经常能够观察到高度压缩的染色质上组蛋白H3N端尾部被磷酸化。据推测,这些修饰可能被参加基因体现和其它DNA行为的蛋白质所识别。组蛋白N端的修饰变化了染色质的功效,从而影响到基因的体现和调控。叙述基因编辑技术,重点说crisper。基因编辑是近年来发展起来的能够对基因组完毕精确修饰的一种技术,可完毕基因定点InDel突变、敲入、多位点同时突变和小片段的删失等,可在基因组水平上进行精确的基因编辑。在科研领域,该技术能够快速构建模式动物,节省大量科研时间和经费;在农业领域,该技术能够人为改造基因序列,使之符合人们的规定,如改良水稻等粮食作物;在医辽领域,基因编辑技术能够更加精确、进一步地理解疾病发病机理和探究基因功效,能够改造人的基因,达成基因治疗的目的等。因此,基因组编辑含有极其广泛的发展前景和应用价值。?ZFN、TALEN和CRISPR/Cas9是三大基因编辑技术1)ZFN?的基因打靶效率能够达成?30%左右,已经能够做到针对某些特定的序列来设计ZFN实现靶基因的修饰,但也有其发展的局限性,ZFN?的识别构造域中存在上下文依赖效应,使得?ZFN设计和筛选效率大大减少,也无法实现在每一种基因或其它功效性染色体区段都能够顺利找到适合的?ZFN作用位点。另外,由于?ZFN的脱靶切割会造成细胞毒性,使得其在基因治疗领域的应用出现了一定的局限性。?2)相比?ZFN技术,TALEN?使用了?TALE?分子替代?ZF?作为人工核酸酶的识别构造域,极好地解决了ZFN对于?DNA?序列识别特异性低的问题。TALE蛋白与?DNA?碱基是一一对应的,并且对碱基的识别只由?2?个氨基酸残基决定,这相对于ZFN的设计要简朴得多。但是在构建
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