(19)-Chapter 7Regulation of Gene Expr分子生物学分子生物学

Chapter7RegulationofGeneExpressionineukaryotes7.1HistonesandTranscriptionalRegulation7.2Post-TranscriptionalRegulation7.3NuclearExport7.4RNAstability7.5Translationalcontrol7.6mRNAlocalization7.7Proteinregulation7.8ExperimentsKeypointsGoSameDNA,differentcells

相同的DNA、不同的细胞Neuralcells神经细胞Bloodcells血液细胞Amusclecell肌肉细胞Humancells人体细胞Opportunitiesforthecontrolofgeneexpressionintheeukaryoticcell7.1HistonesandTranscriptionalRegulation7.1HistonesandTranscriptionalRegulationHomeodomain同源异型域Leucinezipper亮氨酸拉链Zincfinger

锌指HLH螺旋-环-螺旋Histones/组蛋白?Chapter27.1.1HistonesandDNAorganization

组蛋白与DNA组织核心组蛋白八聚体7.1.1HistonesandDNAorganization

组蛋白与DNA组织核心组蛋白八聚体Histonescontainmanyaminoacidswithpositivecharges

组蛋白含有许多带正电荷的氨基酸His/Lys/Arg++++++++++++DNAstrandNucleosome核小体Nucleosome/核小体

Howischromosomepacked?

染色体是如何包装的？?Chromosomepackaging染色体一步步包装的压缩比例6.8:140:11000:18000:1DNAdoublehelixNucleosome(10nmfiber)30nmFiberLoopsILoopsIIchromosomeTheBeads-on-a-stringmodel

线珠模型The30nmfibre/30nm纤维核小体和螺线管的结构30nm染色体螺旋管结构模型侧环盘旋形成染色单体的模型一段DNA双螺旋染色质串珠结构30nm染色质纤维（螺旋管）一段伸展的染色体LevelsofDNAorganization

DNA组织的水平一段伸展的染色体中期染色体致密区中期染色体Euchromatin:

Chromatinregionsthatarelesstightlypackagedthanheterochro-matinandcontaintranscribedgenes.常染色质：比异染色质包装松散并含有已转录基因的染色质区域。Heterochromatin:

RegionsofDNAtightlypackagedwithproteins,usuallydoesnotcontaingenestobeexpressed.异染色质：与蛋白质紧密包装在一起的DNA区域，通常没有需要表达的基因。Euchromatinandheterochromatin常染色质和异染色质7.1.2HistonesandTranscription

组蛋白与转录一般来说，核小体对转录有阻遏效应。因为核小体妨碍了通用转录因子和RNA聚合酶接近DNA。Structureofhistones/组蛋白的结构Histonetail

Whatisahistonetail?

什么是组蛋白尾？Squirrel松鼠“Mum,doesahistonehastails?”“Couldbe,whoknows!”组蛋白尾（histonetails）：Thefundamentalstructureofeachhistoneisthreeαhelicesconnectedbytwoshortloops.ItsN-terminusislongandhasnoregularshape.Thisiscalledthehistonetail.HistonetailWhatmodificationscanoccurtohistonetails?

在组蛋白尾上可发生哪些修饰作用？7.1.3Fourkindsofmodificationsonhistonetails组蛋白尾上的4种修饰作用Phosphorylation磷酸化Alkylation烷基化Acetylation乙酰化Ubiquitination泛素化Lysε-氨基Ser，Thr-OLys，HisLys，His-N（1）Acetylation/乙酰化作用WhycanthisacetylationloosenDNAfromhistonecore?组蛋白乙酰化利于基因转录乙酰化的组蛋白携带的正电荷减少，因此与DNA结合的稳定性降低。乙酰化的组蛋白通过与不同核小体组蛋白的相互作用，降低核小体排列的紧密程度。组蛋白特定位置的乙酰化可以被转录因子所识别。“组蛋白密码”Q→Whatishistonecode?

什么是组蛋白密码？（2）Histonecode(组蛋白密码)组蛋白密码：在组蛋白上发生的共价修饰组合，具有功能意义，能被蛋白质识别。thefunctionalcombinationsofmodificationsatahistoneHistonecode/组蛋白密码K14K8—PH10K8—PH10—AcK14—PH10—AcK14K8EffectEffectEffectHistonecode/组蛋白密码—PH10—AcK14K8EffectAcodedlock（密码锁）Q

→Whoistheretoseethemodifications?

修饰之后给谁看呢？Afrigatebird（军舰鸟）

Peacock(孔雀)

7.1.4Proteinsthatrecognizeandmodifyhistones识别和修饰组蛋白的蛋白质Chromatinremodelingproteins:

Proteinsthataltertheassocia-tionofhistoneswithDNAasawayofregulatingtranscription.染色质重塑蛋白：改变组蛋白与DNA之间结合方式的蛋白质，是一种调控转录的方式。Swi/SnfcomplexSpecifictranscriptionfactorsattractvariousenzymes

特异转录因子吸引不同的酶INF-βRegulationofINF-βgene(1/3)INF-βgene具有一组增强子，能吸引激活蛋白RegulationofINF-βgene(2/3)“Thereisnotenoughroomforme.Pleasehelptopushthehistonesaway.”RegulationofINF-βgene(3/3)“Thankyou.Igotit”Swi/Snf改变DNA与核小体的相对位置

Swi/Snfcomplexisabletorespondtothemodifications

Swi/Snf复合体能够对修饰做出反应小结：Anucleosomeis…

核小体就是…Nucleosome:

AstructurewithDNAwrappedaroundacoreofhistones.核小体：DNA包裹在组蛋白核心外面形成的结构。DNAstrandNucleosome核小体

Chromosomeispackedas…

染色体是这样进行包装的…

histonetailis…组蛋白尾就是…HistonetailHistonetail:

Longunstructuredendofhistonesthatstickoutfromthenucleosome.组蛋白尾：从核小体中伸出的组蛋白非结构化长末端。

Fourkindsofmodificationsonhistonetails组蛋白尾上的4种修饰作用Phosphorylation磷酸化Alkylation烷基化Acetylation乙酰化Ubiquitination泛素化

Ahistonecodeis…组蛋白密码就是…Histonecode:

Combinationsofcovalentmodificationsonhistonesthathaveafunctionalsignificanceandarerecognizedbyproteins.组蛋白密码：在组蛋白上发生的共价修饰组合，具有功能意义，能被蛋白质识别。

Swi/Snfcomplexisabletorespondtothemodifications

Swi/Snf复合体能够对修饰做出反应7.2Post-TranscriptionalRegulation

转录后调控1.AlternativesplicingAlternativesplicingmRNA前体选择剪接几种方式不同组织原肌球蛋白基因的变位剪接Q

→Howissexdeterminedinfruitfly?

果蝇的性别是如何决定的？小结：Sexdeterminationinfruitfly

果蝇的性别决定小结：Sexdeterminationinfruitfly

果蝇的性别决定2.Alternativepolyadenylation/可变聚腺苷化HowcansomespecialmRNAsbeexportedtocytoplasm?

一些特殊mRNA是如何输出到细胞质的？HowcanIgetoutofthezoo?7.3NuclearExport/细胞核输出HeatshockproteinmRNAsareexportedwiththehelpofRip1Pprotein

热休克蛋白mRNA由Rip1P蛋白帮助输出Yeastcells

HIV:humanimmunodeficeincyvirusHIV

HIVmRNAsareexportedwiththehelpofRevprotein

HIVmRNA由Rev蛋白帮助输出CBC:capbindingcomplex,被核孔复合体识别

并转运出核。然后被翻译起始因子eIF-4G和eIF-4E代替，进入翻译步骤mRNAsareexportedwiththehelpofCBCproteininEukaryotes

真核mRNA由CBC蛋白帮助输出7.4RNAstability /RNA稳定性蛋白质多蛋白质少外来体CommonmechanismformRNAdegradationQuestion：Whatfunctionscana3’-UTRhaveinregulatingmRNAstability?

3’-UTR在调控mRNA稳定性上有什么作用？7.4.1mRNAStabilityRegulationbyProteins

蛋白质调控mRNA稳定性ARE:AU-richelementUTR:untranslatedregion蛋白质

（1）TTP与ARE结合并吸引衰败酶GrowthsignalTTP:aCCCHzincfingerprotein（2）顺乌头酸酶与3’-UTR结合以增强运铁蛋白mRNA稳定性顺乌头酸酶Transferrin/运铁蛋白MembranecoatedvesicleFe3+Fe3+EndosomepH~5.0Fe3+Fe3+pHtriggersFe3+releaseTransferrincycleFe3+Fe3+pH~7.4TransferrinreceptorsDiferrictransferrinCytosolTransferrin:

Proteinthatbrings,ortransfers,ironintothecell.运铁蛋白：将铁带进或转移进细胞中的蛋白质7.4.2mRNAStabilityRegulation

bySmallRNAs小RNA调控mRNA稳定性RNAstabilityRegulatedbyproteinsRegulatedbysmallRNAsmiRNAsiRNATTPAconitaseQ→What’stheRNAinterference？PhenomenafirstobservedinpetuniaAttemptedtooverexpresschalonesynthase(anthrocyaninpigmentgene)inpetunia.(tryingtodarkenflowercolor)Causedthelossofpigment.(chalconesynthase,CHS)Jorgensenetal,PlantCell.1990Apr;2(4):279-289.（1）RNA干涉（RNAinterference，RNAi）

RNAinterference:AprocessthatusessiRNAormiRNAtoinducedegradationofatargetmRNA.（一种siRNA或miRNA诱导目标mRNA降解的过程）WhataresmallRNAs?SmallRNAsareapoolof21to24ntRNAsthatgenerallyfunctioningenesilencingSmallRNAscontributetopost-transcriptionalgenesilencing(PTGS)byaffectingmRNAtranslationorstabilitySmallRNAscontributetotranscriptionalgenesilencing(TGS)throughepigeneticmodificationstochromatinAAAAARNAPolHistonemodification,DNAmethylationQ

→HowcansmallRNAsinterferemRNAstability?

小RNA如何干涉mRNA稳定性？（2）siRNA（smallinterferingRNAs）是一种短片断双链RNA分子，能够以同源互补序列的mRNA为靶目标降解特定的mRNA。OriginandfunctionofsiRNA真核生物中发现了一类能时序调控发育的、长度约为22个核苷酸(nt)的非编码小分子RNA，称为miRNA。Drosha和Dicer共同酶解作用产生,由Exportin-5转运出核,通过与siRNA相似的机制,导致mRNA降解。（3）miRNA（microRNA）OriginandfunctionofmiRNAmiRNAFunctionsofsiRNAandmiRNA(1/3)FunctionsofsiRNAandmiRNA(2/3)FunctionsofsiRNAandmiRNA(3/3)(4)Dicer是RNaseIII家族中特异识别双链RNA的一员，能以一种ATP依赖的方式逐步切割外源的双链RNA，切割将RNA降解为19—21bp的双链RNAs(siRNAs).Nature.2004Sep16;431(7006):343-9.Mechanismsofgenesilencingbydouble-strandedRNARISC(RNA-inducedsilencingcomplex)Dicer(5)RISC(RNAi沉默复合体)在RNAi效应阶段，siRNA双链结合一个核酶复合物从而形成所谓RNA诱导沉默复合物（RNA-inducedsilencingcomplex,orRISC）。激活RISC需要一个ATP依赖的将siRNA解双链的过程。激活的RISC通过碱基配对定位到同源mRNA转录本上，并在距离siRNA3'端12个碱基的位置切割mRNA.DicerandRISC(RNA-inducedsilencingcomplex).Nature.2002Jul11;418(6894):244-51.RdRP?Cell.2004Jul9;118(1):57-68.DicerdsRNAresultingfrombidirectionaltranscriptionorRNA-dependentRNAsynthesisRdRPdsRNAmicroRNA(miRNA)TheSubstratesofDicer:Science.2006Jan13;311(5758):195-8.NatureReviewsGeneticsbyArkitekStudiosNatureReviewsRNAicollection小结：RNAi的相关蛋白（1）Dicer酶

识别双链RNA（dsRNA），锁定在dsRNA上，并将其切成21-23bp的碎片DICERSilencing（2）Argonaute（AGO）蛋白家族

识别双链RNA（dsRNA），清除双链RNA中一条链，用另一条链作为向导RNA，当单链RNA匹配上向导RNA序列时，裂解此单链RNA，从而防止它作为蛋白质生产的模板。ArgonauteproteinsReprintedbypermissionfromMacmillanPublishersLtd:EMBOJ.Bohmert,K.,Camus,I.,Bellini,C.,Bouchez,D.,Caboche,M.,andBenning,C.(1998)AGO1definesanovellocusofArabidopsiscontrollingleafdevelopment.EMBOJ.17:170–180.Copyright1998;ReprintedfromSong,J.-J.,Smith,S.K.,Hannon,G.J.,andJoshua-Tor,L.(2004)CrystalstructureofArgonauteanditsimplicationsforRISCsliceractivity.Science305:1434–1437.withpermissionofAAAS.ARGONAUTEproteinsbindsmallRNAsandtheirtargets.TheArabidopsisago1mutantandtheoctopusArgonautaargoARGONAUTEproteinsarenamedaftertheargonaute1mutantofArabidopsis;ago1hasthinradialleavesandwasnamedfortheoctopusArgonautawhichitresembles.（6）RNAi作用机制长片断双链RNADicer酶ATPADP+PisiRNA(21-25bp)蛋白复合物形成阶段siRNP双链RNA解链阶段ATPADP+PiRISC

识别降解目标RNARNAi的相关机制（1）启动阶段（2）效应阶段RNAi的相关机制（3）扩增阶段RNAi的相关机制思考题比较siRNA和miRNA的差异？7.1HistonesandTranscriptionalRegulation7.2Post-TranscriptionalRegulation7.3NuclearExport7.4RNAstability7.5Translationalcontrol7.6mRNAlocalization7.7Proteinregulation7.8ExperimentsKeypointsGo7.5Translationalcontrol7.5TranslationalcontrolTranslationalcontrolmaybedividedintotwobroadcategories,globalcontrolandmRNA-specificcontrol.ThelatterisusedtocontrolthetranslationofindividualmRNAs.Bycontrast,globalcontrolisusedtoregulatethetranslationofallmRNAsinthecellindiscriminately.翻译调控可以被分成两大范畴：全局控制和mRNA特异性控制。后者用来控制单个mRNA的翻译。相反，全局控制是对细胞中所有mRNA实施不加区别的调控。Q1

→Howistranslationalglobalcontrolrealized?翻译的全局控制是如何实现的？7.5.1GlobalControl/全局控制Globalcontrol:

Regulationofalltranslationinthecellatonce.全局控制：细胞中一次就对所有转译过程进行的调控。Chapter6Page124Picornavirus小核糖核酸病毒Picornavirus小核糖核酸病毒Chapter6真核生物起始因子的功能起始因子功能eIF-1稳定mRNA和Met-tRNA复合物eIF-2形成GTP-Met-tRNA三元起始复合物eIF-2B促进eIF-2的再利用eIF-3促进40S小亚基的形成eIF-4A辅助mRNA结合eIF-4B识别mRNA，具ATPase活性eIF-4C与40S结合，促进80S复合物形成eIF-4D不详eIF-4E帽子结合蛋白，识别帽子结构eIF-5与60S亚基结合，释放起始因子（1）通过eIF2的磷酸化实现翻译全局控制阻碍了其他位点的翻译GlobalcontrolthroughphosphorylationofeIF2NormalcycleattranslationinitiationeIF2的再利用（2）通过4E-BP的磷酸化实现翻译的全局控制4E-BP（去磷酸化）和eIF4G能结合eIF4E的同一个结构域上；高水平翻译，高磷酸化4E-BPGlobalcontrolthrough4E-BPeIF4E：帽子结合蛋白Globalcontrolthrough4E-BP4E-BP（去磷酸化）7.5.2mRNA-SpecificControl

mRNA特异性控制Mechanismsoftranslationregulationalsoexistsat

targetspecificmRNAsorgroupsofmRNAs,ratherthanalltranscripts.ThisisknownasmRNA-specificcontrol,anditdependsverymuchonsequenceswithinindividualmRNAtranscripts.翻译调控机理也存在于对特殊的目标mRNA分子或目标mRNA群的调控，而不仅仅用于调控所有的转录产物。这就是mRNA特异性控制，它在很大程度上依赖于单个mRNA转录产物内部的序列。Q：Howistranslationalspecificcontrolrealized?翻译的特异性控制是如何实现的？（1）通过CPEB实现翻译的特异性控制CPE:CytoplasmicPolyadenylationElement

（细胞质聚腺苷酸化元件）uracil-richregionmRNAwithCPEmRNA-specificcontrolthroughCPEB

通过CPEB实现翻译的特异性控制掩蔽蛋白Fe（2）顺乌头酸酶对铁蛋白的调控RegulationofferritinbyaconitaseFerritinisakindofproteinusedtobindironsinthecell.

顺乌头酸酶对铁蛋白的调控Regulationofferritinbyaconitase顺乌头酸酶结合到铁蛋白mRNA的5’UTR并抑制翻译顺乌头酸酶不结合到铁蛋白mRNA的5’UTR，翻译正常进行

顺乌头酸酶与3’-UTR结合以增强

运铁蛋白mRNA稳定性7.6mRNAlocalization/mRNA定位Regulatorymechanismsalsoexisttocontrolwhereproteinsaremade.Cellsarenotuniformmixturesofmolecules.Someproteinsareneededincertainpartsofthecell,andsomemustbeabsentfromcertainparts.Thisisespeciallytrueformorphologicallycomplexcellslikeneurons.调控机理还能用来决定在哪儿生产蛋白质。细胞并不是均匀的分子混合物。某些蛋白质需要在细胞的某些部位出现，而有些则一定不能出现在那里。在像神经元这样的形态极为复杂的细胞中这种情况更为明显。Q：WhatarethethreemechanismsformRNAlocalization?mRNA定位有哪三种机理？ThreemechanismsformRNAlocalization/

mRNA定位的三种机理Stable稳定Unstable不稳定Trapregion捕捉区域Activetransportation主动运输Localizationofβ-actinmRNA

β-肌动蛋白mRNA的定位Afibroblastcell移动性成纤维细胞将β-激动蛋白mRNA特异性地定位到细胞的移动头上Localizationofβ-actinmRNA

β-肌动蛋白mRNA的定位ZBP1在β-肌动蛋白mRNA的运输途中防止它被翻译。Src使ZBP1发生磷酸化并从β-肌动蛋白3’-UTR脱离。7.7Proteinregulation/蛋白质调控eIF2的磷酸化影响eIF2B的功能eIF4E的功能被4E-BP蛋白的结合所阻遏7.8Experiments/实验研究7.8.1Beads-on-a-stringStructure

线珠结构7.8.2RepressionofGeneExpressioninHeterochromatin

异染色质中基因表达的阻遏7.8.1Beads-on-a-stringStructure线珠结构Apearlbracelet珍珠手链DNasetreatmentDNasetreatment7.8.2RepressionofGene

ExpressioninHeterochromatin

异染色质中基因表达的阻遏YeastcoloniesarewhiteYeastcoloniesarered.Essentials/要点GlobalcontrolthroughphosphorylationofeIF2

通过eIF2的磷酸化实现翻译的全局控制Globalcontrolthroughphosphorylationof4E-BP

通过4E-BP的磷酸化实现翻译的全局控制mRNA-specificcontrolthroughCPEB

通过CPEB实现翻译的特异性控制Regulationofferritinbyaconitase

顺乌头酸酶对铁蛋白的调控ThreemechanismsformRNAlocalizationmRNA定位的三种机理（1）GlobalcontrolthroughphosphorylationofeIF2

通过eIF2的磷酸化实现翻译的全局控制（2）Globalcontrolthroughphosphorylationof4E-BP

通过4E-BP的磷酸化实现翻译的全局控制（3）mRNA-specificcontrolthroughCPEB

通过CPEB实现翻译的特异性控制（4）Regulationofferritinbyaconitase

顺乌头酸酶对铁蛋白的调控（5）ThreemechanismsformRNAlocalization/

mRNA定位的三种机理Stable稳定Unstable不稳定Trapregion捕捉区域Activetransportation主动运输Supplement：Epigenetics（表观遗传学）表观遗传现象多线染色体巴氏小体1.表观遗传的概念Literally,epigeneticsmeansabove,orontopof,genetics.UsuallythismeansinformationcodedbeyondtheDNAsequence,suchasincovalentmodificationstotheDNAormodificationstothechromatinstructure.TranscriptionEpigeneticSilencingWhatdoes“epigenetics”mean?Practically,epigeneticsdescribesphenomenainwhichgeneticallyidenticalcellsororganismsexpresstheirgenomesdifferently,causingphenotypicdifferences.GeneticallyidenticalcellsorindividualsDifferentepigeneticmodificationsleadingtodifferentexpressionpatternsDifferentphenotypes表观遗传学研究不涉及DNA序列改变的基因表达和调控的可遗传变化，或者说是研究从基因演绎为表型的过程和机制的一门新兴的遗传学分支。表观遗传所谓表观遗传就是不基于DNA差异的核酸遗传。即细胞分裂过程中，DNA序列不变的前提下，全基因组的基因表达调控所决定的表型遗传，涉及染色质重编程、整体的基因表达调控（如隔离子，增强子，弱化子，DNA甲基化，组蛋白修饰等功能),及基因型对表型的决定作用。表观遗传学与经典遗传学表观遗传学的特点：可遗传的，即这类改变通过有丝分裂或减数分裂，能在细胞或个体世代间遗传；可逆性的基因表达调节，也有较少的学者描述为基因活性或功能的改变；没有DNA序列的改变或不能用DNA序列变化来解释。2000多年前，古希腊哲学家亚里士多德在《OntheGenerationofAnimals》一书中首先提出后生理论（thetheoryofepigenesis），它相对于先成论，新器官的发育由未分化的团块逐渐形成的。2.表观遗传学的发展简史1939年，生物学家WaddingtonCH首先在《现代遗传学导论》中提出了epihenetics这一术语，并于1942年定义表观遗传学为“生物学的分支，研究基因与决定表型的基因产物之间的因果关系”。1975年，HollidyR对表观遗传学进行了较为准确的描述。他认为表观遗传学不仅在发育过程，而且应在成体阶段研究可遗传的基因表达改变，这些信息能经过有丝分裂和减数分裂在细胞和个体世代间传递，而不借助于DNA序列的改变，也就是说表观遗传是非DNA序列差异的核遗传。相同的基因型

不同的表现型基因表达模式XXXchromosomeinactivationinvolvesepigeneticsilencingXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXInfemalemammals,onecopyoftheXchromosomeineachcellisepigeneticallyinactivated.Furcolorincatsisdeterminedinpartbyorange,anX-linkedgene.Afemalecatthatisheterozygousfortheorangegeneshowsblackandorangepatches,correspondingtowhichXchromosomeisactive.Photocredit:DrLXXEpigeneticprogramminginplantshelpssilencetransposonsandmaintaincentromerefunctionPhotobyDamonLisch,inGross,L.(2006)Transposonsilencingkeepsjumpinggenesintheirplace.PLoSBiology4(10):e353.PhotoscourtesyoftheBarbaraMcClintockPapers,AmericanPhilosophicalSociety.Zhang,W.,etal.(2008)PlantCell20:25-34..EpigeneticprogramminginplantshelpscontroldevelopmentaltransitionsEmbryonicdevelopmentVegetativedevelopmentReproductivedevelopmentVegetativetoreproductivetransitionEmbryonictovegetativetransition3.表观遗传的研究内容基因转录后的调控基因组中非编码RNA微小RNA（miRNA）反义RNA内含子、核糖开关等基因选择性转录表达的调控DNA甲基化基因印记组蛋白共价修饰染色质重塑4.表观遗传学机制组蛋白修饰染色质重塑RNA调控DNA甲基化DNA甲基化(1)

DNA甲基化(DNAmethylation)是研究得最清楚、也是最重要的表观遗传修饰形式，主要是基因组DNA上的胞嘧啶第5位碳原子和甲基间的共价结合，胞嘧啶由此被修饰为5甲基胞嘧啶(5-methylcytosine，5mC)。ONNH2N~ONNNH2~CH3cytosine5-methylcytosineMethyltransferaseDNAcanbecovalentlymodifiedbycytosinemethylation.TTCGCCGACTAAMethyl-cytosine5-甲基胞嘧啶胞嘧啶哺乳动物基因组中5mC占胞嘧啶总量的2%-7%，约70%的5mC存在于CpG二连核苷。在结构基因的5’端调控区域,

CpG二连核苷常常以成簇串联形式排列，这种富含CpG二连核苷的区域称为CpG岛(CpG

islands)，其大小为500-1000bp，约56%的编码基因含该结构。基因调控元件(如启动子)所含CpG岛中的5mC会阻碍转录因子复合体与DNA的结合。DNA甲基化一般与基因沉默相关联；非甲基化一般与基因的活化相关联；而去甲基化往往与一个沉默基因的重新激活相关联。DNAmethyltransferasesinArabidopsisMET1(METHYLTRANSFERASE1)–5'-CG-3'

sitesSilencingoftransposons,repetitiveelements,someimprintedgenesCMT3(CHROMOMETHYLASE3)–5'-CHG-3'sites(H=A,CorT)InteractswithhistonemarkDRM1,DRM2(DOMAINSREARRANGED1and2)-5'-CHH-3'sitesPrimarilytargetsrepetitiveelementsRequirestheactivetargetingofsiRNAsDNA全新甲基化DNA主动去甲基化DNA甲基化状态的保持EukaryoticDNAispackagedinnucleosomes~147bpDNA+8histones:2each H2A H2B H3 H4Approximately147basepairsofDNAwrappedaroundahistoneoctamer组蛋白修饰2）ChromosomesconsistofheterochromatinandeuchromatinDenselypackagedheterochromatinLessdenselypackagedeuchromatinDNAaroundthecentromereisusuallypackagedasheterochromatin.CENTROMERE异染色质常染色质HistoneproteinscanbemodifiedtoaffectchromatinstructureDNAHistoneoctamerTheaminoterminalregionsofthehistonemonomersextendbeyondthenucleosomeandareaccessibleformodification.NUCLEOSOMEHeterochromatinandeuchromatinformdistinctdomainsinnucleiEuchromatin DAPIDNAstain MergedCentromericheterochromatinDeal,R.B.,Topp,C.N.,McKinney,E.C.,andMeagher,R.B.(2007)RepressionoffloweringinArabidopsisrequiresactivationofFLOWERINGLOCUSCexpressionbythehistonevariantH2A.Z.PlantCell19:74-83.组蛋白修饰2）组蛋白修饰是表观遗传研究的重要内容。组蛋白的N端是不稳定的、无一定组织的亚单位，其延伸至核小体以外，会受到不同的化学修饰，这种修饰往往与基因的表达调控密切相关。被组蛋白覆盖的基因如果要表达，首先要改变组蛋白的修饰状态，使其与DNA的结合由紧变松，这样靶基因才能与转录复合物相互作用。因此，组蛋白是重要的染色体结构维持单元和基因表达的负控制因子。BryanM.Turner,naturecellbiology,2007组蛋白中被修饰氨基酸的种类、位置和修饰类型被称为组蛋白密码（histonecode），遗传密码的表观遗传学延伸，决定了基因表达调控的状态，并且可遗传。TheHistoneCodeHistonescanbemodifiedbyAcetylation(Ac)Ubiquitination(Ub)Methylation(Me)Phosphorylation(P)Sumoylation(Su)Dependingontheirposition,thesecancontributetotranscriptionalactivationorinactivation.组蛋白修饰种类乙酰化--一般与活化的染色质构型相关联，乙酰化修饰大多发生在H3、H4的Lys残基上。甲基化--发生在H3、H4的Lys和Asp残基上，可以与基因抑制有关，也可以与基因的激活相关，这往往取决于被修饰的位置和程度。磷酸化--发生与Ser残基，一般与基