微卫性不稳定与肿瘤。新的肿瘤基因诊断标志。
四、重组修复(Recomhinant repair)
修复DNA的两条链均受损伤的部位的双链断裂或链间交连。
Further readings:
1 Wood RD，DNA repair in eukaryotes，Ann Rev Biochem，1996，65：135—167
2 Krokan HE,et a1., DNA glycosylase in the base excision repair of DNA．Biochem J，1997，325：1—16
3 Vrieling H，et a1., Transcription coupled repair and its impact on mutagenesis，Mutation Res，1998，400：135—142
第三节 重组(recombination)
重组的本质是基因的重排或交换.即2个DNA分子间或一个DNA分子的不同部位间,通过断裂和重接,交换DNA片段从而改变基因的组合和序列.
一.同源重组(Homologous recombination)
指DNA同源序列间的重组,常发生于两个较长的同源DNA片段或同源染色体之间。 可通过同源重组将外源基因定位整合到细胞基因组中.
二.转座(transposition)
可移动的DNA元件(mobile DNA elements)
-转座元件(Transposable element).它是指那些可在DNA分子内
或DNA分子间转移的DNA片段.
转座元件的转移过程-转座
转座的特点:
1.转座后原来位置的转座元件序列仍然保留,但同时又把新合成的DNA 复本插入到另外一个位点.
2.转座过程需要转座酶(transposase).它催化断裂和重接两步连续的 过程(需要M2+)
3.转座元件插入位置的两茶有3-12bp的正向重复序列(靶序列),它是由于转座酶错位切割DNA造成的.这种短正向重复序列是存在转座元件的特征.
转座元件的分类
①转座子(transposon):通过DNA复制而转移的转座元件.
②逆转座子(retroposon)或返座子,通过RNA阶段实现转移的转座元件 (DNA→ RNA→ DNA→ 插入新位点)
逆转座子例:Alu.LINE1.逆假基因(retro-pseudogene)
转座的遗传效应-导致基因重排、插入、缺失。
第三章 基因表达的调控
基因表达：DNA→mRNA→蛋白质的遗传信息传递过程
基因表达的调控
第一节 基因的活化
基因的“开关”-染色质的活化
一、活性染色质的结构
间期核染色质：
异染色质(heterochromatin)，高度压缩(不转录)；
常染色质(euchromatin)，较为松散，
常染色质中约10%为活性染色质(更开放疏松)。
活性染色质→←非活性染色质
二、活性染色质的结构特点
(一)DNaseI敏感性
转录活性(或有潜在转录活性)的染色质对DNase I更敏感．
DNase I超敏感位点(DNase I HyperSensitive Sites，DHSS)
(二)组蛋白H3的CyS110上巯基暴露，
三、活性染色质结构的形成
（一)、核小体位相(Phased positioning)
1．核小体的旋转定位(rotational positioning)
指核小体核心与DNA双螺旋在空间结构中的相互关系，主要包括DNA双螺旋的大沟是面向还是背向核心结构． ‘
2．核小体的平移定位(translational positioning)
指核小体与特定DNA序列的结合位置和方式，特别是转录活性相关的DNA调控元件（启动子、增强子等）序列与核小体的相互位置关系。
(二)、组蛋白修饰
1．H1组蛋白磷酸化
促进染色体包装，影响转录活性，
2．核心组蛋白修饰
乙酰化：常发生在组蛋白的Lys，
一般活性染色质是高度乙酰化的。
（三)HMG蛋白结合
HMG（high mobility group)蛋白—高迁移率蛋白, 如HMG14/HMG17.
与核小体核心颗粒结合，有利转录。
四、DNA甲基化与基因表达 ．
(一)、真核生物基因组DNA的甲基化(Methylation)
哺乳动物基因组中5%的C为甲基化(m C)，mC主要存在于CpG二核苷酸中．
CpG二核苷酸序列常成簇聚集并零散地分布于人基因组中，形成CpG岛(CpG islands)．人基因组中约每10Kb就有一个CpG岛．
CpG岛常与基因相连(可作为寻找基因的标记)。
(二)DNA甲基化的转录抑制作用。
基因表达与甲基化呈负相关
基因甲基化状态：
1、高度甲基化： 基因为持续失活(如女性的一条X染色体；
2、诱导去甲基化：如组织或发育阶段特异性表达基因；
3、持续低水平甲基化：具有转录活性(如持家基因)。
持家基因(housekeeping gene)： 是指对所有类型组织细胞在任何时候都需要其表达的基因，通常都是维持细胞基本生存所必须的基因，其表达常保持在固定的水平。又称为组成性基因(Constitutive gene)。
（三）甲基化与基因组印迹
基因组印迹(genomic imprinting)：指基因表达活性只局限于来自双亲之一的基因版本。
被印迹(imprinted)的基因．
基因组印迹的机制--DNA高度甲基化
基因组印记与肿瘤．
第二节 转录水平的调控
转录水平的调控是基因表达调控中最重要的环节。
一、真核基因转录基本条件：
特异性基因转录的基本条件包括：
①启动子(特别是核心启动子)
②转录模板(转录起始点（+1）---终止点)
③RNA PolⅡ
④普通转录因子(GTFs)
(一)启动子(promoter)
与基因转录启动有关的一组DNA序列，一般位于RNA poII转录起始点上游100-200bp以内，其功能是决定转录的起始点和调控转录频率．
启动子区域包括核心启动子和启动子上游近侧序列：
1、核心启动子(core promoter)
是决定转录起始位置的关键序列，也是普通转录因子TFⅡD的结合位点，
①TATA盒(TATA box) 位于转录起始点上游-25～-30bp．
②起始子(initiator，Inr) Inr是与转录起始位点重叠的短的较保守序列．
注：①不是所有基因都含有TATA盒或Inr序列．有的只有其中之一，有的两者都无．
②这些核心启动子的序列和它们之间的间隔多变
2、上游启动子元件(Upstream Promoter element，UPE)
位于较上游(-30一-110bp)，能较强影响转录起始的频率，如CAAT 盒和GC盒．其中GC盒是转录因子SPl的结合位点。
(二)RNA聚合酶Ⅱ
负责真核生物蛋白编码基因的转录(产物mRNA)，有7-10个亚基，最大亚基的羧基末端结构域(CTD)具有7个氨基酸(Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser -Pro-Set)的重复序列，其中有多个磷酸化位点．CTD磷酸化对调控基因转录有重要作用．
(三)基础转录因子(basal transcription factor)
真核基因转录除RNA聚合酶外还需要许多蛋白因子—转录因子参加，其中一些转录因子是RNA聚合酶Ⅱ转录起始必需的，并且可以维持基础水平的转录，因此称为基础转录因子或普通转录因子(general transcription factor)
1．RNA聚合酶 II的普通转录因子(TF II)
包括TFIID,TFⅡB,TFIIF，TFIIE，TFIIH，TFIIA等．
TFIID是由TATA盒结合蛋白(TATA binding protein，TBP)和8种TBP协同因子(TBP associated factor，TAF)组成的复合物，TFIID可识别和结合核心启动子(TATA盒和Inr)；
TFⅡB的C端与TFIID和DNA的复合物结合，N-端与TFⅡF协同作用募集RNA聚合酶II，再加上TFIIE,TFIIH形成完整的转录复合物．
TFIIH有蛋白激酶活性，可使RNA Pol最大亚基CTD磷酸化，使转录起始过渡到转录延伸．
TFIIA有助于TFIID与TATA盒核心启动子结合．
2、TAF的作用
TFIID中包括至少8种TBP协同因子,分子量为30—250kD,分别命名为TAFⅡ-30～250．
TAFⅡ150识别起始子(1nr)序列．
TAF是基因转录调控的辅助因子，它的作用是通过与多种转录调控因子（激活物或阻遏物）的转录调控结构域结合，而介导转录激活或抑制。
二、基因转录的顺式调控元件
顺式调控元件(cis-regulating element)是指对基因表达有调控活性的DNA序列，其活性只影响与其自身同处于一个DNA分子上的基因．
顺式调控元件中的短核心序列：共有序列或一致序列（consensus sequence)。
(一)启动子(promoter)
(二)增强子(enhancer)
能显著提高基因转录效率的一类顺式调控元件（其核心序列常为8-12bp)．
增强子的作用特点：
1．能(通过启动子)提高同一条链上的靶基因转录速率；
2．增强子对同源基因或异源基因同样有效；
3．增强子的位置可在基因5’-上游、基因内或3’下游序列中；
4．自身没有5’-或3’-方向性；
5．增强子可远离转录起始点(最多30Kb)；
6．增强子一般具有组织或细胞特异性．
(三)负调控元件—沉寂子
负调控元件是能抑制基因表达的序列．如沉寂子(silencer)
(四)其它顺式调控元件
1．应答元件(responsive elements)
真核细胞中对某些特定的环境作出应答的基因，常具有相同的顺式元件—应答元件．
应答元件能被在一些特定情况下表达的调控因子识别(又称为可诱导的顺式调控元件／反式作用因子)。
2．转座元件对基因表达的调控， 。
三、基因转录的反式作用因子
转录水平的调控主要是通过与多种DNA元件结合的蛋白因子来实现．
反式作用因子(trans-acting factor)是通过识别和结合顺式调控元件的核心序列而调控靶基因转录效率的一组蛋白质．
反式作用因子对基因表达的调控可正(激话)可负(阻遏)．
(一)反式作用因子的结构：
结构域(domain)是指蛋白质中可以具有独立的超二级结构的部分。通常由一个基因外显子编码，并可具有特定的功能。在较大的蛋白质中， 多个结构域间可通过较短的多肽柔性区互相联接．
基序(motif)：一般指构成任何一种特征序列的基本结构．作为结构域中的亚单元，其功能是体现结构域的多种生物学作用．
1．反式作用因子的DNA结合结构域(DNA binding domain)中的几种常见基序：
①螺旋/转角/螺旋（Helix-turn-helix,HTH）基序
两段螺旋被一短的转角结构分开，其中一段螺旋为DNA识别螺旋．
同源异形结构域(Homeodomain，由同源异形盒编码)中含有HTH基序。具有Homeodomain的转录调控蛋白在胚胎发育和正常细胞分化的基因表达调节中有重要作用。
②锌指(Zinc finger)基序
由肽链的保守序列中的一对组氨酸加一对半胱氨酸(His2／Cys2)或2对半胱氨酸(cys2／cys2)与一个锌离子形成配位键，这些氨基酸对之间的多肤链成环状突出并折迭成指形结构，多个指结构常串联重复。
锌指族转录因子以二聚体形式同DNA上的顺式调控元件结合。
含锌指基序的转录因子：与GC盒结合的SPl、类固醇激素受体家族，抑癌蛋白WT1等。
③亮氨酸拉链(Leucine-Zipper)基序
由一段每隔6个a a 就有一个Leu的伸展肽链组成，这些周期性出现的Leu都位于α—螺旋的同—侧面，因此两条均含Leu拉链基序的蛋白质通过亮氨酸侧链的相互作用形成二聚体。
具有亮氨酸拉链基序的转录因子：原癌基因C-Jun/C-fos(APl家族)
④螺旋-环-螺旋(Helix-loop-Helix，HLHt)基序．
由2个α螺旋间隔一个非螺旋的环(loop)组成．
如原癌基因产物C-myc及其结合蛋白Max．
含HLH和Leu-拉链基序的转录因子的相似性：
①均至少含有一个α螺旋，其中都有一侧亲水面和一侧疏水面，因此这两种基序又称为两亲α—螺旋基序．
②两类转录因子均依靠α螺旋氨基端附近的碱性区（带正电荷aa区）与DNA结合，因此又分别称为bzip和bHLH （b=basic，碱性)
③两类转录因子活性都依赖于二聚体化
2、反式激活结构域(Transactivation domain) ‘
是反式作用因子的转录调控结构域，一般由DNA结合结构域外的30-100个aa组成．
常见的反式激活域有以下几种：
①酸性α谨螺旋结构域(acidic a-Helix domain)如Jun；
②富含谷氨酰胺结构域(glutamine—rich domain)如SPl．
⑧富含脯氨酸的结构域(proline-rich domain)。
(二)反式作用因子家族
同一类序列特异性转录因子一般由基因家族编码，它们的蛋白结构同源，并结合特异的顺式调控元件，这些蛋白组成一个反式作用因子家族。
1．POU家族
这一家族中都有一个独特的DNA结合结构域-POIJ结构域．
POU结构域包括：
N端POU特异结构域(POUs)+C端POU同源异形结构域(POUH）．
POU结构域是Pit1，octl／oct2和unc86等反式作用因子共有的保守区，因此这类蛋白统称为POU结构域蛋白。
2、类固醇激素受体家族
包括：糖皮质激素受体(GR），性激素受体(ER／AR)，甲状素激素受体 (TR)，维甲酸受体(RAR)，VitD3受体(VD3R)．
这些受体位于胞质或核内，通过激活基因转录起作用．这些受体的DNA结合结构域都含有2个Cys2／Cys2型锌指基序，(分别由2个外显子编码)，可识别DNA上的激素应答元件(HRE：Hormone responsive elements)