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染色质结构与基因表达调控 |
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c response regions), 其中至少有两个顺序, -30位的TATAA和-90位的CAAT, 被认为对基因的调控非常重要。厌氧环境除了诱导产生两个超敏感点以外, 还使组成型DNaseⅠ超敏感点区域的范围扩大。
玉米Adh2 基因5 端存在三个超敏感点均为组成型的, 它们的中心位置分别为-55, -305, 和-455, 当该基因受诱导而表达时, 超敏感点的敏感度增加, 并且靠近TATAA序列的超敏感点(即-55位)向3 端方向延伸, 使TATAA框暴露。
存在于基因调控区(包括启动子和增强子)的DNaseⅠ超敏感点(组成型或经诱导产生)对基因的表达是必要的。在人类β-球蛋白基因的5 端的上游, 大约10～20kb位置, 存在着位点控制区(Local control regions, LCRs)或称位点激活区 (Local activating regions, LARS), 它可以使其下游的基因的表达不受其所在染色体位置的影响。LCRs中存在4个超敏感点, 如果LCRs与人类β-球蛋白基因(包括启动子和其他一些顺式调控元件)一起转化小鼠, 则球蛋白mRNA在转化小鼠的合成量与整合的基因的拷贝数成正相关, 与其整合的位置无关。但如果其中LCRs的两个超敏感点(即5 -SH和HS-3 )没有被整合, 则球蛋白的表达量很少, LCRs失去了其原有的功能〔9〕。
3 染色质无核小体区形成的机理
在染色质的DNaseⅠ超敏感点内没有完整的核小体结构形成。体外实验表明，虽然基因编码区的核小体对基因的转录影响较小, 但核心启动子区形成核小体后, 转录将无法起始〔10〕。基因的转录要求其核心启动子区和上游调控原件(Core promoter and upstream regulatory elements)为无核小体区或该区核小体被去除(Displacement) 。研究基因自然状态下及基因转录状态下染色质的结构, 发现真核细胞无核小体区的形成至少采取两种策略: 核小体的持久型去除(Persistant displacement) 和诱导去除 (Induced displacement)〔11〕。
持久型去除主要指在启动子元件(Promoter element)区自然状态下不形成核小体, 它们主要存在于组成型转录的启动子中, 某些诱导表达的基因在被诱导转录前其启动子中也发现这种类型的无核小体区。
持久型无核小体区的形成可能涉及组成型因子的作用。在DNA复制过程中, 核小体未装配之前可以出现短暂的无核小体染色质区, 有些组成型因子优先与该区DNA结合, 并阻碍随后该区核小体的形成。在果蝇热休克基因中, 通用转录因子(General factors)和GAGA因子(CT因子)很可能参与了核心启动子区(即TATA盒和转录起始点)持久型无核小体区的形成, 并使上游调控元件维持对热击因子的易接近性〔12〕。SP1因子也可能参与持久型无核小体区的形成。很多“管家基因(Housekeeping genes)” 均含有多个SP1结合位点。SP1与这些位点结合后, 阻碍了组蛋白H1的结合。在酵母(S. cerevisiae)中，有一类组成型表达的蛋白质, 称为通用调节因子(General regulatory factors, GRFs), 它们在酵母细胞中的含量特别丰富, 每一种均与特定序列的DNA结合, 并使该区为无核小体区。当GRF结合点突变后，研究发现GRF与其结合点的结合为该无核小体区的形成所必需, 并对相邻区域核小体的形成产生重要影响。在his4基因的HSE区有RAP1(GRF中的一种)的结合位点, RAP1与其结合位点结合后产生无核小体区, 该无核小体区为诱导因子GCN4和BAS1与BAS2等基本因子(basal factors)在该区起作用时所必需〔13〕。
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