染色質(zhì)成分的共價(jià)修飾

TheCovalentModificationsofChromatinComponents臨床醫(yī)學(xué)八年制1302班周毅CellBiologyReport報(bào)告綱要染色質(zhì)成分Components①DNA的甲基化②組蛋白的乙酰化通常類(lèi)型③相互聯(lián)系及作用DNA甲基化的作用及例證組蛋白乙酰化的作用及例證基因沉默的機(jī)制組蛋白甲基化的Nature報(bào)告問(wèn)題與思考選題理由染色質(zhì)成分的共價(jià)修飾通過(guò)制約基因的轉(zhuǎn)錄，從而對(duì)細(xì)胞內(nèi)基因的表達(dá)起到調(diào)控的作用。反應(yīng)廣泛存在于細(xì)胞生長(zhǎng)、分裂、分化的各個(gè)過(guò)程中，是研究細(xì)胞生物學(xué)的一個(gè)重要方向。染色質(zhì)成分：DNA、組蛋白、非組蛋白和少量RNA其共價(jià)修飾包括：DNA的甲基化；組蛋白的乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、糖基化和羰基化。DNA和組蛋白的修飾都會(huì)引起染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和基因轉(zhuǎn)錄活性的變化。染色質(zhì)成分的共價(jià)修飾在基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控上的作用是可遺傳的。一、DNA

的甲基化DNAmethylationisatypeofchemicalmodificationofDNAthatarestableoverroundsofcelldivisionbutdonotinvolvechangesintheunderlyingDNAsequenceoftheorganism.

DNA甲基化是一種不參與生物體的DNA序列改變且在細(xì)胞分裂過(guò)程中穩(wěn)定進(jìn)行的化學(xué)轉(zhuǎn)換。在甲基轉(zhuǎn)移酶催化下，DNA分子中的胞嘧啶可轉(zhuǎn)變成5-甲基胞嘧啶，這稱(chēng)為DNA甲基化。分布：常見(jiàn)于富含CG二核苷酸的CpG島，主要集中于異染色質(zhì)區(qū)，其余則散在于基因組中。含量：哺乳動(dòng)物基因組中約70%～80%的CpG位點(diǎn)是甲基化的。作用：DNA的甲基化位點(diǎn)阻礙轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，甲基化程度越高，DNA轉(zhuǎn)錄活性越低。DNA甲基化在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)控細(xì)胞分化的基因表達(dá)①DNA甲基化概念注：許多基因，尤其是管家基因的啟動(dòng)子區(qū)，基因的末端通常存在一些富含雙核苷酸“CG”的區(qū)域，稱(chēng)為“CpG島”。②具體轉(zhuǎn)化反應(yīng)DNA甲基化可以發(fā)生在腺嘌呤的N-6位、胞嘧啶的N-4位、鳥(niǎo)嘌呤的N-7位或胞嘧啶的C-5位等。但在哺乳動(dòng)物,DNA甲基化主要發(fā)生在5’-CpG-3’的C上.生成5-甲基胞嘧啶(5mC)。反應(yīng)如下：S-腺苷甲硫氨酸(SAM)在DNA甲基轉(zhuǎn)移(DNAmethyltransferase，DNMT)的催化下，以S-腺苷甲硫氨酸(SAM)為甲基供體,將甲基轉(zhuǎn)移到特定的堿基上的過(guò)程。圖中的堿基底物為胞嘧啶。人類(lèi)胚胎紅細(xì)胞中珠蛋白基因的甲基化實(shí)例：不同發(fā)育時(shí)期的不同基因表達(dá)胚胎期卵黃囊胎兒期DNA甲基化的其他作用及實(shí)例基因C→T突變

DNA甲基化引起基因突變的機(jī)制主要是由于DMT催化反應(yīng)形成。DMT可以加快C(胞嘧啶)和5mC脫氨,封閉U(尿嘧啶)的修復(fù),并且使U→T改變,故DMT促使CpG序列的C→T突變。例證：

抑癌基因p53就是一個(gè)典型。50%實(shí)體瘤病人出現(xiàn)p53基因突變。突變中24%是CpG

甲基化后脫氨引起的C→T突變。DMT脫氨酶2.影響基因錯(cuò)配修復(fù)

DNA錯(cuò)配修復(fù)系統(tǒng)(DNAmismatchrepairsystem，MMR)是指存在人類(lèi)細(xì)胞中的一種修復(fù)DNA堿基錯(cuò)配的安全保障體系，它是由一系列特異修復(fù)DNA堿基錯(cuò)配的酶分子組成。例證：Ahujia等研究發(fā)現(xiàn)MMR缺陷時(shí),CpG島的甲基化增強(qiáng),并認(rèn)為MMR與DNA甲基化有關(guān)。在基因錯(cuò)配修復(fù)過(guò)程中甲基化具有導(dǎo)向識(shí)別作用,而在錯(cuò)配修復(fù)基因表達(dá)缺陷的原因中基因突變和基因啟動(dòng)子區(qū)的高甲基化是其主要原因。參考文獻(xiàn)：方福德,DNA甲基化作用與基因表達(dá)的調(diào)控.生理科學(xué)進(jìn)展3.DNA甲基化導(dǎo)致基因失活/沉默的可能機(jī)制甲基化直接干擾轉(zhuǎn)錄因子與啟動(dòng)子中特定的結(jié)合位點(diǎn)的結(jié)合；特異的轉(zhuǎn)錄抑制因子直接與甲基化DNA結(jié)合；染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變。組蛋白中被修飾氨基酸的種類(lèi)、位置和修飾類(lèi)型被稱(chēng)為組蛋白密碼（hist