《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