原沉默子對基因沉默和異染色質結構作用

《原沉默子對基因沉默和異染色質結構作用》是依託吉林大學，由張新民擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：原沉默子對基因沉默和異染色質結構作用
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張新民
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

真核生物染色質分為常染色質和異染色質，異染色區域基因沉默是目前研究的熱點。釀酒酵母遺傳背景清楚，便於進行基因沉默的研究，迄今為止HM區域基因沉默研究最多，該區域兩側的沉默子形成，延伸，維持基因沉默。沉默子由原沉默子ORC，Abf1，Rap1結合位點中兩個或三個組成。本研究前期工作表明，原沉默子單獨存在雖無法形成基因沉默，但是與沉默子相互作用下，Abf1和ORC結合位點能夠在其兩側形成基因沉默，而Rap1結合位點只在與沉默子相互作用側形成基因沉默，而在其另外一側無法形成基因沉默，改變Rap1位置基因沉默消失，Abf1結合位點單獨存在2或3個拷貝數均形成基因沉默。本研究計畫分別採用DNA拓撲結構法、MNase不完全降解結合Southern blot法、CHIP、3C對染色質螺旋度、核小體排列、組蛋白修飾、空間距離等染色質結構的角度對基因沉默的機制進行研究並解釋。

結題摘要

在釀酒酵母中，在HLM和HMR區域形成了基因沉默的異染色質，該區域基因沉默由沉默子起始並形成。沉默子由ORC（origin recognition complex for DNA replication， ORC），Abf1，Rap結合位點中的兩個或三個多種方式組合而成。單獨的ORC，Abf1，Rap1結合位點不能形成基因沉默，但能輔助增強附近的沉默子的基因沉默，因而這些位點被稱為原沉默子。原沉默子發揮功能的機制目前還不清楚。我們通過研究組成HMR-E沉默子的ORC，Abf1，Rap1結合位點的功能來研究原沉默子的功能。我們發現原沉默子ORC和Abf1結合位點能輔助增強HML-E沉默子的形成異染色質的功能，但是Rap1結合位點卻不能。然而原沉默子ORC或Abf1與HML-E沉默子形成的異染色質穩定性低於HML-E與HMR-E這兩個沉默子形成的，增加Abf1的拷貝數能夠增加形成的異染色質的穩定性。原沉默ORC和Abf1結合位點，在缺乏SIR蛋白的情況下不能改變染色質核小體的排列。我們還發現增加原沉默子的ORC和Abf1結合位點與沉默子HML-E之間的距離，基因沉默的模式不會發生改變，染色質構象捕獲結果表明這兩個原沉默子是通過與沉默子空間上相互接觸來增強兩者之間的基因沉默。我們也研究了包含原沉默子ORC結合位點和Abf1結合位點的自主複製序列（autonomously replicating sequence， ARS）1的基因沉默功能。我們發現ARS插入到HML區域能夠增強異染色質的穩定性，並且以細胞周期S期依賴性的方式形成了與異染色質相似的染色質結構。本項目的研究表明原沉默子能夠輔助形成和維持異染色質結構，其增強沉默子基因沉默機制可能是通過與沉默子在空間上相互接近來實現的。