染色质可塑性与基因组稳定性第四章

这是一篇关于染色质可塑性与基因组稳定性第四章的思维导图。染色质是真核生物遗传物质的包装形式。按照其包装的致密程度，染色质可分为较为松散的常染色质和较为致密的异染色质。异染色质并不像人们以往认为的那样“静默”，它同样具备可塑性，而这种异染色质的可塑性直接归因于它自身的化学性质。

染色质可塑性与基因组稳定性 Chromatin Remodeling and Genomic Stability

• 1. 核小体结构
  • 包括200 bp 左右的DNA 超螺旋和一个组蛋白八聚体以及一个分子的组蛋白H1
  • 组蛋白H1在核心颗粒外结合额外20bp DNA，锁住核小体DNA的进出端，起稳定核小体的作用。
  • 两个相邻核小体之间以连接DNA（linker DNA）相连，典型长度60bp，不同物种变化值为0～80bp不等。
  • 组蛋白八聚体构成核小体的盘状核心颗粒，由4 个异二聚体组成，包括两 个H2A • H2B 和两个H3 • H4
• 2. 染色质结构
  • 染色质是间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA 组DNA复制、转录和重组都是在染色质水平上进行
• 3. 染色质和染色体
  • 人体细胞46条染色体含DNA约6×109 bp
  • DNA双螺旋螺距3.4nm，10bp；即碱基堆积距离=0.34nm
  • DNA全长=6×109×0.34nm=2.04×109nm，约2m
  • 染色质（间期） 染色体（M期，即分裂期） 纤维状，直径10-30nm 细胞分裂， 分散在整个细胞核 染色质凝缩、折叠、包装 DNA+蛋白质+RNA DNA+蛋白质
• 4. 异染色质与常染色质
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• 5. 基因组稳定性
  • 螺旋酶（helicase）
    • 5个超家族
    • 家族1包含4种螺旋酶：Rad25, Rad3, SWI2/SNF2 和RecQ
  • RecQ 螺旋酶
    • “基因组卫士” 1. DNA复制（障碍清除器，前导链模板出现DNA二级结构，如发夹结构，G四聚体） 2. DNA重组 （抑制非正常的同源重组现象） 3. DNA 修复 3. 端粒的维持
• 6. 染色质重塑（chromatin remodeling）
  • 染色质重塑（chromatin remodeling）是一个重要的表观遗传学机制。
  • 染色质重塑是由染色质重塑复合物介导的一系列以染色质上核小体变化为基本特征的生物学过程。
  • 组蛋白尾巴的化学修饰（乙酰化、甲基化及磷酸化等）可以改变染色质结构，从而影响邻近基因的活性。
  • 共价修饰型与ATP依赖型）
    • 染色质重塑因子
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    • ATP依赖的染色质重构机制
  • 染色质重塑的模式
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• 7. 染色质组装
  • 染色质组装因子
    • 修复后的DNA需要重新组装成染色质，所以多种染色质组装因子（chromatin assembly factor, CAF），CAF直接参与DNA复制和修复过程，维持基因组的稳定。
  • 染色质组装的前期过程
    • 1. 裸露DNA 组装直径30 nm 螺线管
    • 2. 两个H2A • H2B 异二聚体加入
    • 3. H3 • H4 两个异二聚体结合
    • 4. 6 个核小体组成一个螺旋
    • 5. 组蛋白的去乙酰化，H1组蛋白结合伴随着核小体的折叠
    • 6. 进一步的折叠事件
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  • 核小体（nucleosome） －－基本结构单位 螺线管（solenoid) －－染色质二级结构 超螺线管(supersolenoid） －－染色质三级结构 染色单体（chromatid） －－染色质四级结构
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  • 染色质包装过程图解
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