大家说的转录调控到底是什么?

2017-02-20 14:41 来源:小张聊科研 作者:小张
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经典的中心法则是指:遗传信息从 DNA 传递给 RNA,再从 RNA 传递到蛋白质,完成遗传信息的转录与翻译过程。

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大家看到这个过程包括转录和翻译,转录是中心法则的第一步,即是从 DNA 到 RNA 信息传递的过程。近期我们先来就「转录」给大家科普,今天是第一期:组蛋白修饰。

转录过程是发生于细胞核内的,这就是为什么大家发现分子定位于细胞核,就推断分子从转录水平发挥功能的。

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组蛋白修饰——染色质开放程度

核小体是染色质的基本构成单位,由组蛋白和 DNA 组成。组蛋白由于含有带正电荷的氨基酸,如赖氨酸(Arg,缩写为 R)和精氨酸(Lys,缩写为 K),因此带正电,而 DNA 带负电,因此两者吸附结合到一起,通过这样的方式 DNA 中的遗传信息被压缩。

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多说一句:DNA 带负点,高中生物实验里用玻璃棒来缠绕得到 DNA 就是这个原理。

基因转录发生的第一步就是染色质从紧密变为松散,即染色质的开放程度提高,这样后续的转录因子才能结合到 DNA 上。而组蛋白修饰就是调控染色质紧密程度的一个关键因素。

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常见的组蛋白修饰是甲基化和乙酰化。即由于组蛋白中正电荷氨基酸,如赖氨酸 K 被添加甲基,导致正电荷变少,因此与 DNA 结合能力降低,结果就是染色质被打开。

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1. 组蛋白有六种:H1、H2A、H2B、H3、H4 及古细菌组蛋白;
2. 每种蛋白里面能够发生修饰的氨基酸又有很多种,比如赖氨酸(K)和精氨酸(R);
3. 每种氨基酸能否发生的修饰类型也有很多种,比如甲基化(me)和乙酰化(ac);
4. 每种修饰又有数量不同,比如甲基化有 1 甲基化,2 甲基化和 3 甲基化。

所以我们看到这样的词 H3K27me3 时,意思就是组蛋白 H3 肽链中的 27 位赖氨酸上有三个甲基。

大家可以看一下组蛋白修饰的复杂程度:
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而这些组蛋白修饰对基因表达的调控效果又是不同的:

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下面我们再说一个概念:参与组蛋白修饰的酶,根据修饰类型分为甲基化酶、乙酰化酶等等,再看起是促进还是抑制作用,又包括甲基化酶和去甲基化酶,乙酰化酶和去乙酰化酶。一般把添加修饰的叫 Writer,把去除修饰的叫 Eraser。
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最后打个比喻,组蛋白修饰导致染色质开放程度增加,就像解压文件的过程,文件处于被压缩状态是不能读取的,只有解压以后才能读取;同样的,父母各传下来一套处于压缩状态的染色体,只有解压以后才可能被转录,但是解压只是被转录的第一步,至于解压出来的文件你有没有对应的软件打开,就是下面的问题了。

有点像:

每个人死后都会变成一本书。书的内容就是那个人的生平。有人成了圣经,有人成了名著,有人成了禁书,有人成了乐谱,有人变成菜谱,有人变成地图….. 整个世界就是一个巨大的图书馆,我们读着别人,做着自己,等着被读。你会是什么书?

编辑: 齐梦霞

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