《基因调控的机制》章2--染色质的影响

关键概念

  • 2 × 32.6 亿 bp 和 2 m 长的二倍体人类基因组通过染色质压缩成直径为 5-10 μm 的细胞核。

  • 染色质包装是决定基因是否转录的第一步,也是最重要的一步,即它决定了细胞的表型。一般来说,染色质堆积得越密,活性就越低。

  • 在 ES 细胞中,大多数基因在开放染色质中可接近,而在终末分化细胞中,许多基因隐藏在封闭染色质中。

  • 染色质将基因组DNA 包装成一个永久静止的阶段(组成型异染色质)或允许一个constellation(兼性异染色质),其中基因仍然可以被适当的信号激活。

  • 核小体是染色质结构的主要单位。组蛋白八聚体周围的基因组 DNA 弯曲是通过带正电荷的组蛋白尾和带负电荷的 DNA 骨架之间的吸引力来实现的。

  • 在开放的染色质中,核小体在 11 nm 纤维中的位置就像串珠一样。

  • 组蛋白最重要的翻译后修饰是赖氨酸的乙酰化和甲基化。

  • HAT 向赖氨酸添加乙酰基并中和其正电荷,而 HDAC 可以去除乙酰基并恢复赖氨酸残基的电荷。这些染色质修饰酶的作用主要是局部的,仅覆盖其作用起点上游和下游的少数核小体。

  • 组蛋白 H3 和 H4 在许多赖氨酸残基处的乙酰化和 H3K4 三甲基化与活性染色质相关,而 H3K9、H3K27 和 H4K2 的甲基化则标志着无活性的异染色质。

  • 组蛋白变体为基因组区域的表观遗传阶段提供了额外的复杂性。

  • ChIP 是研究特定组蛋白修饰以及转录因子与基因组DNA 关联的主要方法。

  • 基因在间期核内的位置对其表达起作用。活性基因位于中心并与转录工厂相关,而非活性基因则位于核层和多梳体附近。

  • 染色质organization有五个级别:
    (i) DNA 甲基化状态,
    (ii) 核小体的堆积,
    (iii) 组蛋白修饰
    (iv) 转录因子的可及性
    (v) 复合物的形成和细胞核内的相对位置。

  • 染色质在人类健康和疾病中起着至关重要的作用,例如在分化过程中的细胞重编程以及致癌作用中。

  • 染色质修饰剂的抑制剂,例如 HDAC,用于治疗癌症和神经系统疾病。

  • 表观遗传信号包含三个主要组成部分:
    (i) 表观遗传启动子
    (ii) 表观遗传效应子
    (iii) 表观遗传维持子

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