细胞核与染色质

如题所述

核被膜(nuclear envelope)

内层核膜:无核糖体附着、紧贴核纤层

外层核膜:附着核糖体颗粒,与粗面内质网相连

核周间隙:常用内质网想通。

核膜随着细胞周期有规律的解体和重建

核膜崩解与组装过程通过核纤层蛋白、核孔复合物蛋白的磷酸化与去磷酸化实现

核孔复合体(NPC)

核孔复合体在核被膜上的数量、密度取决于细胞类型、状态等

胞质环、核质环、辐、柱状亚基、腔内亚基、环带亚基、栓/中央栓

组成成分/核孔蛋白(Nup),包括gp210和p62

gp210参与NPC与核被膜连接,对内、外核膜融合形成核孔至关重要

p62在核质交换中起作用,具有FXFG重复序列、7肽重复序列与其他蛋白相互作用

核孔复合体功能双能性,涉及被动扩散与主动运输

被动扩散:作为亲水通道

主动运输:高度选择性,颗粒大小限制,信号识别与载体介导,需消耗ATP

双向性:核输入与核输出

亲核蛋白入核转运机制涉及NLS识别importin α,形成转运复合物,通过核孔复合体,最终释放至核内

核纤层(nuclear lamina)

由核纤层蛋白形成纤维状网络结构

核纤层蛋白包括三种类型:lamin A、B、C

分为A型(lamin A和lamin C)、B型(lamin B1和lamin B2)

功能:结构支撑、维持细胞运动状态、调节基因表达、参与DNA修复、与细胞周期调控

染色质(chromatin)

间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构

细胞内基因存在与发挥功能的结构基础,与基因组直接相关的细胞活动均在染色质水平进行

染色质DNA:基因组大小比较,真核生物基因组DNA含量远高于原核生物

蛋白编码序列、rRNA、tRNA、snRNA、组蛋白串联重复序列、含有重复序列的DNA

染色质蛋白:负责DNA分子组织、复制和阅读的蛋白质

组蛋白:无序列特异性,与DNA结合,不含种属及组织特异性,进化上保守

H1组蛋白:具有种属和组织特异性,对维持30nm螺线管稳定具有作用

非组蛋白:序列特异性DNA结合蛋白,调控基因表达与染色质高级结构形成

核小体(nucleosome)

染色质组装的基本结构单位,包括200bp左右的DNA超螺旋、组蛋白八聚体及组蛋白H1

染色质组装过程涉及裸露DNA组装直径30nm螺线管,H3•H4两个异二聚体结合,H2A•H2B和H3•H4异二聚体加入,组蛋白去乙酰化,H1组蛋白结合,核小体折叠,6个核小体形成螺旋或螺线管结构

多级螺旋模型涉及一级结构(核小体)、二级结构(螺线管)、三级结构(超螺线管)、四级结构(染色单体)

染色质类型:常染色质与异染色质

常染色质:折叠压缩程度低,结构相对伸展,用碱性染料染色时着色浅,具有转录活性

异染色质:折叠压缩程度高,处于聚缩状态,用碱性染料染色时着色深,包含翻译沉默的部分

结构异染色质与组成型异染色质:整个细胞周期均处于聚缩状态,遗传惰性显著

兼性异染色质:由常染色质聚缩形成,如巴氏小体

常染色质与异染色质间转变:在发育时期或细胞周期中可能相互转化,伴随着组蛋白与DNA修饰

活性染色质与非活性染色质

活性染色质:具有转录活性,具有疏松结构,对DNaseⅠ的优先敏感性,DNaseⅠ超敏感位点存在

非活性染色质:没有转录活性,结构相对紧实

染色质复制与表达

染色质复制:新复制的DNA主要通过两种途径组装成染色质,涉及核小体核心颗粒与DNA分离、组装在复制DNA上

染色质修复与基因组稳定性:高度浓缩的染色质结构保护基因组DNA免受突变

染色质激活与失活:染色质结构改变与核小体解聚,涉及组蛋白修饰、DNA结构变化、调控蛋白结合等

染色质与基因表达调控

以染色质为模板的转录:染色质状态决定RNA聚合酶功能,转录起始伴随结构改变

转录因子介导的基因表达调控:转录因子与特定DNA序列结合,促进或阻遏基因转录

DNA甲基化介导的基因表达调控:甲基化对基因长期非活化状态起重要作用,干扰转录因子识别、转换结合位点

染色质的三维动态分布与细胞ID:分布与细胞基因表达、状态相关,可能建立标准化信息库

染色体形态结构:间期细胞染色质结构紧密组装,由两条姐妹染色单体构成,着丝粒连接

染色体主要结构、功能元件、带型、特殊染色体、核仁与核体、核基质等

多线染色体、灯刷染色体、核仁组织区、端粒等

核仁的结构与功能:纤维中心、致密纤维组分、颗粒组分,rRNA转录、合成、加工、核糖体亚单位组装

核体:亚核结构,高度动态变化,参与细胞胁迫反应

核基质:纤维蛋白网架结构,与核纤层、中间丝相互连接,涉及DNA复制、基因表达、染色体组装与构建
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