细胞核与染色体3.ppt
细胞核与染色体3 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望（二）（二）（二）（二）核孔复合体成份核孔复合体成份核孔复合体成份核孔复合体成份的研究的研究的研究的研究核孔复合体主要由蛋白质构成，其总相对分子质量约为125106，推测可能含有100余种不同的多肽，共1 000多个蛋白质分子。1、gp210：结构性跨膜蛋白：结构性跨膜蛋白 介导核孔复合体与核被膜的连接，将核孔复合体锚定在“孔膜区”，从而为核孔复合体装配提供一个起始位点。在内、外核膜融合形成核孔中起重要作用。在核孔复合体的核质交换功能活动中起一定作用。2、p62：功能性的核孔复合体蛋白，具有两个功能结构域：功能性的核孔复合体蛋白，具有两个功能结构域 疏水性N端区：可能在核孔复合体功能活动中直接参与核质交换。C端区：可能通过与其它核孔复合体蛋白相互作用，将p62分子稳定到核孔复合体上，支持其N端进行核质交换活动。蛋白名称对应的NPC结构功能与特性gp210Pom121Nup153Nup180Nup155P62P58P54P45Nup84（大鼠）或Nup88（人）Nup214/CANNup107pNup98pNup155p260/Tpr孔膜区，跨膜蛋白孔膜区，跨膜蛋白“fish-trap”胞质环及其纤维核质面与胞质面中央颗粒胞质环纤维胞质环纤维能与ConA结合；N端位于膜间腔，C端将NPC锚定在核膜上。能与WGA结合；C端有FXFG重复序列。能与WGA结合；N端有FXFG重复序列；具有锌指结构，能够结合DNA（invitro）。不能与WGA结合；其抗体对核质交换没有抑制作用；介导NPC与胞质骨架的联系。不能与WGA结合。能与WGA结合；具有FXFG重复序列；其抗体对核质交换有抑制作用；能与p58，p54，p45形成p62复合体；与酵母的Nsp1p同源。具有FG重复序列；与酵母的Nup49p同源。具有FG重复序列；与酵母的Nup57p同源。具有FG重复序列。能与WGA结合。与酵母的Nup84p同源。具有GLFG重复序列；与酵母的Nup116p同源。与酵母的Nup170同源。不能与WGA结合。已知的脊椎动物核孔复合体的蛋白成份简表已知的脊椎动物核孔复合体的蛋白成份简表（三）核孔复合体的功能（三）核孔复合体的功能核孔是细胞核与细胞质之间物质交换的双向性亲水通道。表现在两个方面：-核的蛋白都是在细胞质中合成的，通过核孔定向输入细胞核；-细胞核中合成的各类RNA、核糖体亚单位需要通过核孔运到细胞质。-注射实验证明，小分子物质能够以自由扩散的方式通过核孔进入细 胞核。通过核孔复合体物质运输通过核孔复合体物质运输的功能示意图（引自的功能示意图（引自B.Talcott等，等，1999）（a）自由扩散；）自由扩散；（b）协助扩散；）协助扩散；（c）信号介导的核输入；）信号介导的核输入；（d）信号介导的核输出。信号介导的核输出。NLS-核定位信号NES-核输出信号 1、通过核孔复合体的主动运输、通过核孔复合体的主动运输 生物大分子的核质分配主要是通过核孔复合体的主动运输完成的，具有高度的选择性，并且是双向的。选择性表现在以下三个方面：对运输颗粒大小的限制：有效功能直径可被调节约1020nm，甚至可达26nm。主动运输是一个信号识别与载体介导的过程，需要消耗能量，并表现出饱和动力学特征。主动运输具有双向性，即核输入与核输出。D.Molecules enter and exit the nucleus through nuclear pore complexBidirectionaltraffic（1 1）亲核蛋白与核定位信号）亲核蛋白与核定位信号）亲核蛋白与核定位信号）亲核蛋白与核定位信号 亲核蛋白（karyophilic protein）在细胞质内合成后，需要或能够进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质。核定位信号(nuclear localization signal，NLS)：引导蛋白质进入细胞核的一段信号序列。受体为importin。NLS是存在于亲核蛋白内的一些短的氨基酸序列片段，富含碱性氨基酸残基，如Lys、Arg，此外还常含有Pro。NLS的氨基酸残基片段可以是一段连续的序列（T抗原），也可以分成两段，两段之间间隔约10个氨基酸残基（核质蛋白）。NLS序列可存在于亲核蛋白的不同部位，对连接的蛋白质无特殊要求，在指导完成核输入后不被切除。NLS只是亲核蛋白入核的一个必要条件而非充分条件 第一个被确定的NLS是病毒SV40的T抗原，序列为：pro-pro-lys-lys-lys-Arg-Lys-val。核输出信号（nuclear export signal，NES），引导RNP输出细胞核，受体为exportin。Ran蛋白，一类G蛋白，调节货物复合体的解体或形成。核质蛋白（nucleoplasmin）的入核转运Transport of large proteins into nucleus needs nuclear localization signal(NLS)v Active transportColloidal gold labeled Nucleoplasmin were transported into nucleus.爪蟾卵母细胞核质蛋白注射实验爪蟾卵母细胞核质蛋白注射实验爪蟾卵母细胞核质蛋白注射实验爪蟾卵母细胞核质蛋白注射实验胶体金标记的蛋白经核孔胶体金标记的蛋白经核孔复合体的输入复合体的输入核定位信号核定位信号核定位信号核定位信号Wild-type:T-antigen in nucleusMutant-type:T-antigen in cytosol2 2、亲核蛋白入核转运的步骤亲核蛋白入核转运的步骤亲核蛋白入核转运的步骤亲核蛋白入核转运的步骤 结合：需NLS识别并结合importin；转运：需GTP水解提供能量A model for how GTP hydrolysis by Ran provides directionality for nuclear transportvNuclear import and exportNuclear import receptors bind NLS and NucleoporinsThe Ran GTPase drives directional transport through NPCThecompartmentalizationofRan-GDPandRan-GTP.3、转录产物、转录产物RNA的核输出的核输出 转录后的RNA通常需加工、修饰成为成熟的RNA分子后才能被转运出核。RNA聚合酶I转录的rRNA分子：以RNP的形式离开细胞核，需要能量；RNA聚合酶III转录的5s rRNA与 tRNA的核输出由蛋白质介导；RNA 聚合酶II转录的hn RNA，在核内进行5端加帽和3端附加多聚A序列以及剪接等加工过程，然后形成成熟的mRNA出核，5端的m7GpppG“帽子”结构对mRNA的出核转运是必要的；细胞核中既有正调控信号保证mRNA的出核转运，也有负调控信号防止mRNA的前体被错误地运输，后者与剪接体(spliceosome)有关。mRNA的出核转运过程是有极性的，其5端在前，3端在后。核输出信号(Nuclear Export Signal，NES)：RNA分子的出核转运需要蛋白分子的帮助，这些蛋白因子本身含有出核信号。入核转运与出核转运之间有某种联系，它们可能需要某些共同的因子。核输出信号核输出信号核输出信号核输出信号第二节第二节 染色质染色质l1848年，Hofmeister发现于鸭跖草的小孢子母细胞。l1888年，Waldeyer提出Chromosome。l1879年，W.Flemming提出Chromatin。一、染色质的概念及化学组成一、染色质的概念及化学组成一、染色质的概念及化学组成一、染色质的概念及化学组成染色质（chromatin）:指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构,是间期细胞遗传物质存在的形式。染色体(chromosome):指细胞在有丝分裂或减数分裂过程中,由染色质聚缩而成的棒状结构。染色质与染色体是在细胞周期不同的功能阶段可以相互转变的的形态结构。染色质与染色体具有基本相同的化学组成，但包装程度不同,构象不同。组成：DNA、组蛋白、非组蛋白、少量RNA比例：1:1:(1-1.5):0.05。1 1、基因组（、基因组（、基因组（、基因组（genomegenome）概念:一个生物贮存在单倍染色体组中的总遗传信息，称为该生物的基因组。具有细胞形态的所有生物其遗传物质都是DNA。在真核细胞中，每条未复制的染色体包装一条DNA分子，基因组大小通常随物种的复杂性而增加 基因组中两类遗传信息 编码序列：与蛋白质合成有关。调控序列（一）染色体（一）染色体（一）染色体（一）染色体DNADNA
