当前课程知识点：分子生物学 > 第七章 基因表达的表观遗传调控 > 第2节 组蛋白修饰与基因表达的表观遗传调控 > 组蛋白修饰与基因表达的表观遗传调控
同学们好
我是中南大学湘雅三医院的邓昊
今天我给大家介绍的这个知识点是
组蛋白修饰与基因表达的表观遗传调控
每个核心组蛋白都含有两个结构域
组蛋白的球形折叠区
与组蛋白之间相互作用
以及与DNA缠绕有关
氨基末端的结构域
像尾巴一样
突出于球形折叠区之外
同其它调节蛋白和DNA
发生相互作用
组蛋白修饰 指
氨基端的各种共价修饰
包括乙酰化 甲基化
磷酸化 泛素化
这些修饰可影响组蛋白
与DNA双链的亲和性
从而改变染色质的疏松
和凝集状态
同时影响与染色质结合的
蛋白质因子的亲和力
以及识别特异DNA序列的转录因子
与之结合的能力
从而间接影响基因表达
导致表型改变
组蛋白的乙酰化修饰
是通过组蛋白乙酰化酶
将乙酰辅酶A
乙酰基转移到组蛋白氨基末端内
赖氨酸侧链的残基上
其逆反应
可在组蛋白去乙酰化酶
催化作用下完成
组蛋白乙酰化酶
和这个组蛋白去乙酰化酶
表达改变可引起基因表达异常
从而引起疾病
组蛋白乙酰化酶
主要有三个家族
其中第一个是GNAT家族
包括六个成员
其中GCN5是该家族重要成员
MYST家族
包括五个组蛋白乙酰化酶
它们主要特征是包含一个
由结合乙酰辅酶A的模体
和一个锌指结构组成的
和一个锌指结构组成的
MYST结构域
参与组成不同的复合物
对组蛋白进行修饰
第三个家族是P300/CBP家族
它包括P300/CBP
Taf1
和许多核受体转录辅助活化子
功能上他们不仅可以
乙酰化四种核心组蛋白
而且可以乙酰化其他非组蛋白
常常作为辅助因子调节基因的表达
我们可以看到
组蛋白乙酰基转移酶
GCN5L和PCAF结构
及参与组成的复合体
这是另外一个组蛋白乙酰化酶的
结构和组成的复合物
结构和组成的复合物
所以这种调控是很复杂的
这也是另外一个组蛋白乙酰化转移酶
P300/CBP的结构
真核细胞的去乙酰化酶
分为四类
第一类
与酵母Rpd3具有同源性
包括这几种
二类的话
根据催化区域的不同
又可以分两个亚类
三类的话是与
酵母沉默信息调节因子2
相关的一类酶
相关的一类酶
四类的话主要是HDAC11
组蛋白去乙酰化酶的种类和结构
如图所示
一般认为
组蛋白乙酰化与基因的激活有关
而去乙酰化与基因的沉默有关
这个是很重要的
组蛋白乙酰化和去乙酰化两种方式
调节基因的表达
调节转录因子与DNA的结合
乙酰化赖氨酸募集调控蛋白
组蛋白甲基化
对基因表达的表观遗传调控
甲基化是组蛋白另一种重要化学修饰
通常发生在组蛋白
氨基端赖氨酸和精氨酸残基上
最终体现为包括转录激活
抑制等多种效应
与乙酰化消失作用不同
根据甲基化位点不同
组蛋白甲基化可表现为
基因转录活化和抑制
组蛋白甲基化可在去甲基化酶作用下
脱掉甲基
甲基化酶和去甲基化酶
共同维持了组蛋白甲基化谱
组蛋白甲基化酶
1 组蛋白赖氨酸甲基化转移酶
催化组蛋白赖氨酸甲基化的酶
它对赖氨酸位点选择具有偏向性
蛋白质精氨酸甲基化转移酶
在哺乳类动物分为两类
一类是PRMT这个家族的
PRMTY1 2 3 4
6和8
它催化形成单甲基精氨酸
和非对称的双甲基精氨酸
第二类包括这两种
它们催化形成单甲基精氨酸
和对称的双甲基精氨酸
不同的酶
对双甲基化同一精氨酸残基
由于甲基化对称性不同
可产生完全不同的结果
组蛋白去甲基化酶
也有组蛋白赖氨酸去甲基化酶
和组蛋白精氨酸去甲基化酶
组蛋白甲基化发挥作用是通过
特异性识别甲基化组蛋白的
效应蛋白来实现的
能特异性识别组蛋白甲基化的结构域
有许多种
这些结构域
不仅可识别组蛋白特异位点的甲基化
而且可以区分同一位点
不同数量的甲基化
效应蛋白通过这些结构域
特异结合甲基化的组蛋白
将甲基化修饰的信号
解读成相应的生物学功能
组蛋白磷酸化也对基因表达
进行表观遗传调控
组蛋白磷酸化是指对组蛋白
氨基端氨基酸残基的磷酸化修饰
四种核心组蛋白
均可进行磷酸化修饰
磷酸化修饰也是一个可逆的过程
临床化组蛋白可在蛋白磷酸化酶
作用下水解脱掉磷酸根
DNA甲基化模式
磷酸化基团携带的负电荷
中和了组蛋白上的正电荷
造成了组蛋白和DNA亲和力下降
染色质结构松散
有利于转录因子和DNA的结合
与乙酰化和甲基化修饰一样
磷酸化修饰也是一种标记
被效应蛋白识别 解读
从而改变染色质的结构
组蛋白泛素化对基因表达
表观遗传也有调控
同其他蛋白泛素化修饰过程一样
它需要三类酶催化
泛素激活酶E1
泛素结合酶E2
和泛素蛋白质连接酶E3
与其它蛋白泛素化不同的是
组蛋白泛素化不引起组蛋白的降解
组蛋白泛素化修饰
在基因转录调节中
发挥重要作用
发挥重要作用
组蛋白不同化学修饰之间
存在相互调节
一方面同种组蛋白
不同残基的一种修饰
能加速或抑制另外一种修饰的发生
另一方面
组蛋白上的相同氨基酸残基
不同修饰之间
也会发生协同和拮抗
组蛋白修饰酶
不包含识别特异染色质区域的功能域
它们定位到染色质上
通过三种主要途径
一 通过转录因子介导
定位在特异染色质区域
通过DNA甲基化介导
定位在特异染色质区域
通过不同组蛋白修饰的介导
定位在特异染色质区域
这个知识点就介绍到这里
-第1节 分子生物学的定义
--分子生物学的定义
-第2节 分子生物学的主要研究内容
-第3节 分子生物学发展简史与学习方法
-第一章 测试
-第一章 课件
--第一章 课件
-第1节 染色体
--染色体
-第2节 染色体病与染色体畸变
-第3节 常染色体病
--常染色体病
-第4节 性染色体病
--性染色体病
-第二章 测试
-第二章 课件
--第二章 课件
-第1节 细胞凋亡概述
--细胞凋亡概述
-第2节 细胞凋亡的分子机制
-第3节 细胞凋亡与疾病
--细胞凋亡与疾病
-第4节 细胞凋亡的检测
--细胞凋亡的检测
-第三章 测试
-第三章 课件
--第三章 课件
-第1节 单基因病的概念
--单基因病的概念
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-第3节 X连锁显性/隐性遗传病
-第4节 Y连锁遗传病
--Y连锁遗传病
-第四章 测试
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-第1节 基因的概念和组构
--基因的概念和组构
-第2节 基因分型
--基因分型
-第3节 基因组
--基因组
-第五章 测试
-第五章 课件
--第五章 课件
-第1节 基因结构与功能的生物信息学分析原理
-第2节 基因启动子及调控序列的结构分析方法
-第3节 基因编码区结构分析方法
-第4节 基因功能分析方法
--基因功能分析方法
-第六章 测试
-第六章 课件
--第六章 课件
-第1节 DNA甲基化与基因表达的表观遗传调控
-第2节 组蛋白修饰与基因表达的表观遗传调控
-第3节 染色质重塑与基因表达的表观遗传调控
-第七章 测试
-第七章 课件
--第七章 课件
-第1节 基因治疗的策略
--基因治疗的策略
-第2节 基因转移技术
--基因转移技术
-第3节 基因干预
--基因干预
-第4节 基因治疗的应用研究
-第八章 测试
-第八章 课件
--第八章 课件
-第1节 蛋白质分子的折叠
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-第2节 蛋白质分子的定位
--蛋白质分子的定位
-第3节 蛋白质的修饰
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--蛋白质的降解
-第九章 测试
-第九章 课件
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-第1节 长链非编码RNA
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-第1节 PCR技术概述
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--PCR实验要点
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