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染色质重塑与基因转录的关系研究近年来，随着生命科学的不断发展，我们对于生命的本质有了更为深入的认识。
其中，基因转录是生命活动的基础。
然而，我们发现，基因转录并不是一个简单的过程，它可能受到染色质状态的影响。
因此，研究染色质重塑与基因转录的关系，对理解生命的本质具有重要意义。
染色质是细胞核中三维结构的重要成分，其主要构成包括DNA、蛋白质和其他分子。
不同的染色质状态对基因转录产生不同的影响。
染色质的结构可以在不同的环节上发生重塑，这些环节包括DNA复制、染色质复制和基因调控。
在开放染色质的区域中，基因转录会更容易地进行；而在紧密染色质区域，基因转录则更加困难。
不同细胞类型和不同阶段的发育过程中染色质的状态也会有所不同，这种差异可能会导致同一基因在不同的细胞类型和发育阶段中表现出不同的表观遗传学特性。
因此，对染色质状态的研究是研究基因转录的重要方向之一。
在研究染色质重塑与基因转录关系的过程中，我们发现，这两者之间存在着密不可分的联系。
一方面，基因转录过程中的一些调控蛋白质（如组蛋白乙酰转移酶等）可以影响染色质三维结构的变化，从而影响基因转录的进行；而另一方面，染色质的三维结构变化也可以影响基因转录的进行。
例如，在经过组蛋白去乙酰化后，紧缩的染色质会伸展开来，这样就更便于启动子区域的转录因子和RNA聚合酶进入，从而促进基因转录的进行。
除此之外，染色质重塑和基因转录之间的关系还可以通过一些重塑因子来实现。
这些重塑因子可以在启动子区域或者染色质上结合，并引起一些较大的结构变化，从而为基因转录的进行创造更好的环境。
在染色质重塑的过程中，这些重塑因子可以作为桥梁，将不同的染色质区域连成一整块，从而更容易地进入基因转录过程。
总体来说，研究染色质重塑与基因转录的关系，可以帮助我们更好地理解细胞活动的本质，并为人类疾病的研究提供理论基础。
目前，在此方面的研究还很有限，仍有待于我们进一步探索。
通过对染色质三维结构、调控因子和重塑因子等的研究，不仅可以帮助我们更好地认识基因转录，还有助于开发出更加高效的治疗手段。
染色质的生物学意义-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:染色质是细胞核内的DNA与蛋白质复合物，对于细胞的生存和功能具有重要的作用。
在细胞分裂和基因表达过程中，染色质起着关键的调控作用。
本文将从染色质的定义和结构、染色质在遗传信息传递中的作用以及染色质的重塑和表观遗传调控等方面进行探讨，以揭示染色质在生物学中的重要意义。
1.2文章结构文章结构部分：本文主要分为三个部分，分别是引言、正文和结论。
在引言部分，我们将简要介绍染色质的概念和重要性，并说明本文的结构和目的。
在正文部分，我们将分别探讨染色质的定义和结构、染色质在遗传信息传递中的作用，以及染色质的重塑和表观遗传调控。
通过这些内容的介绍，可以更全面地了解染色质在生物学中的重要作用。
最后，在结论部分，我们将总结染色质研究的意义，展望未来染色质研究的方向，并对全文进行总结。
通过这些内容的呈现，读者可以更好地理解染色质的生物学意义及其在遗传学领域的重要性。
1.3 目的：本文的目的在于探讨染色质在生物学中的重要性和意义。
通过对染色质的定义、结构和功能的详细解析，我们可以更深入地了解染色质在遗传信息传递、基因表达调控等生物学过程中的作用。
同时，我们也将探讨染色质在细胞分化、疾病发生和发展等方面的影响，以及染色质研究对未来生物学研究的意义和发展方向。
通过本文的探讨，我们希望读者能够对染色质的生物学意义有一个更全面和深入的理解，从而推动染色质研究的进一步发展和应用。
2.正文2.1 染色质的定义和结构染色质是细胞核中存在的一种复杂结构，主要由DNA、蛋白质和RNA 组成。
它是细胞中遗传信息的载体，承载了细胞内大部分的基因信息。
在细胞分裂时，染色质会凝缩成染色体，便于分裂过程中的遗传信息传递。
除了在分裂过程中的作用外，染色质还承担着遗传信息的复制、修复和调控功能。
染色质的结构具有层次性，最基本的单位是核小体，由DNA缠绕在一个核小体组蛋白亚基蛋白上而形成。
染色质重塑调控转录的机制染色质重塑是指细胞内DNA的空间结构被调整，以便转录基因和维持基因组的稳定性。
染色质重塑的机制在不同的生命阶段和细胞类型中都有所不同，其中一些重要机制是由核小体、编码染色质的蛋白以及非编码RNA所影响的。
本文将探讨染色质重塑调控转录的机制。
一. 核小体核小体是一种由组蛋白组成的高度结构化的染色质单位。
组蛋白是碱性蛋白质，可以紧密包裹DNA，使其更难以接近和被转录酶解压缩。
组蛋白的修饰、变体以及在核小体中的数量和分布往往会影响基因的可获得性和表达。
例如，组蛋白酰化是一种通过乙酰转移酶引起的组蛋白修饰方式。
如果组蛋白被乙酰化，则可以减少组蛋白包裹DNA并增加基因启动子的开放性。
与此相反，如果组蛋白被去乙酰化，它会变得更加密集，从而阻止基因表达。
二. 染色质蛋白除了组蛋白之外，另一类在染色质重塑中发挥重要作用的蛋白质是非组蛋白染色质蛋白(non-histone chromatin proteins)。
这些蛋白质的定位和表达受到严格控制，并且与DNA维护和修复有密切的关联。
例子包括那些调节组蛋白修饰和电解质水平的转录因子Crem和Brg1，以及那些帮助DNA复制和修复的另一类蛋白TOP2α。
三. 非编码RNA除蛋白质之外，非编码RNA (non-coding RNA)在染色质重塑中也扮演着重要角色。
非编码RNA是一种没有编码蛋白序列的RNA，它可以在转录后立即出现或被许多机制调控。
这些RNA可以识别和结合到染色质蛋白和DNA上，并通过多种方式影响基因表达。
在染色质重塑方面，非编码RNA可以指导转录因子和其他蛋白合成和修饰染色质，以促进或抑制基因表达。
四. 改变染色质的方法改变染色质重塑的过程涉及到多种方法。
有些方法是通过特定化学分子，如仿生组活剂或DNA修饰酶，来改变染色质分子的位置或状态。
其他方法包括RNA 介导的基因沉默、CRISPR/Cas9基因编辑技术、或改变染色质结构的光学和磁学技术。
细胞分裂中的染色质结构及动力学研究细胞是生命的基本单位，所有生物学上的功能和形态都是由细胞完成的。
而细胞的功能和形态又是由细胞内的分子机器完成的，其中最重要的是染色质。
在细胞分裂过程中，染色质的结构和动力学发挥着至关重要的作用，对于细胞增殖、分化和发育过程发挥着重要的调控作用。
因此，对于细胞分裂中染色质的研究已经成为了细胞生物学领域中的一个热点课题。
染色质结构染色质是指在细胞分裂前后可见的染色体和其中包含的蛋白质、RNA和DNA 等分子。
在细胞分裂时，通过染色质的复制和分离，新的细胞得以产生。
科学家们长期以来都对染色质的结构和组成进行了深入的研究。
在这个过程中，他们发现了染色质的基本结构单元——核小体。
核小体是染色质经典的结构单元，它由核心颗粒、DNA链和大量的组蛋白组成。
核心颗粒是一个不含有DNA的小型蛋白质复合物，其中包含有八个不同的核心组蛋白，这些核心组蛋白是染色体上最普遍存在的蛋白质。
DNA链在核小体中经过一定的折叠和缠绕，形成了一个类似于线圈的东西。
除了核小体这种基本单元之外，染色质内还有很多因其拓扑结构而具有特异性和重要性的结构域，如染色体中心粒、二价色体连接点和“染色体轴”。
这些结构的出现和作用对于染色体的形成和功能发挥都起着重要的作用。
染色质动力学尽管核小体是染色质的基本结构单元，但染色质的动态行为与核小体结构之间却有很大关联。
事实上，染色质不断地在细胞的生命周期中产生着巨大的变化，而且染色质的变化很大程度上决定了生命的特定方面，比如说发育、分化和细胞凋亡等。
因此，研究染色质动力学的意义重大，也是当今细胞生物学研究中的重要领域之一。
在细胞分裂的过程中，染色质的动力学起到了至关重要的作用。
一般来说，此时染色质的复制和分离需要某些蛋白质的帮助。
比如说，在有丝分裂过程中，某些蛋白质会帮助纺锤体定位和拉伸等任务，从而把各种染色体分配到新的细胞中。
在这个过程中，染色质会经历从一种构象到另一种构象的不断转变，直到达到它们所处的最终构象。
细胞染色质重构及其在基因转录调控中的作用研究细胞是生命的基本单位，而细胞核则承担着控制生命活动的重要职责。
在细胞核的维持和调控中，细胞染色质重构起着重要作用。
细胞染色质的结构非常紧密，浓缩了大量DNA，这使得基因的表达受到多种调控因素的影响。
本文将深入探讨细胞染色质重构以及其在基因转录调控中的作用研究。
一、细胞染色质重构的意义细胞染色质的结构非常复杂。
在细胞分裂过程中，染色质既要维持紧密聚集的状态，又要使基因在基因表达过程中能顺畅进行。
因此，细胞染色质的结构一直是生物学家们关注的重点。
基因转录调控中，细胞染色质结构变化是一个非常重要的环节。
细胞染色质的卷曲程度会影响RNA聚合酶的活性和结合，从而直接影响基因的转录和表达。
二、细胞染色质的结构与重构染色质的结构非常复杂，由DNA、RNA和蛋白质组成，而蛋白质在染色质中的含量主导着染色质的组织结构。
染色质结构中的核小体是由8个不同蛋白质组成的核小体蛋白组成的。
当细胞将DNA分裂成染色体时，染色质会随着染色体的复制而重组。
细胞染色质被一个名为“染色质重塑机”（chromatin remodeling enzymes）的酶复制和重组。
这些酶能够切割DNA链，允许RNA和其他蛋白质进入DNA序列中。
这些重组过程可以影响DNA上复合特定核小体蛋白质的位置，进而调整基因的表达。
三、细胞染色质的重构与基因转录调控的关系细胞染色质的组织结构在整个基因转录调控过程中起着至关重要的作用。
细胞染色质的卷曲程度能够影响RNA聚合酶的活性和结合，从而直接影响基因的转录和表达。
而细胞染色质的结构变化就是基因转录准备和启动的重要步骤之一。
在基因转录调控中，染色质重构机器通过切割DNA链和通过蛋白质组成的核小体的复制，使RNA聚合酶能够更容易地接近染色质，从而启动基因表达过程。
染色质重构还促进与染色质相互作用的蛋白质定位，从而调整细胞核中DNA的复制和修复。
四、结论通过细胞染色质的重构在基因表达过程中，可以有效地控制蛋白质合成的方式和数量，从而控制整个细胞的生长和发育等。
转录调控与表观遗传学的研究进展随着生物学研究技术的不断发展，对基因调控的研究越来越深入。
转录调控和表观遗传学是基因调控研究的两个重点方向。
本文将着重探讨这两个方向的研究进展以及它们的相互关系。
转录调控是指在DNA转录为RNA的过程中，通过各种分子机制对RNA合成过程的调控。
这些机制包括启动子和转录因子的结合、染色质可及性和RNA聚合酶活性的调控以及RNA后加工的调控等。
转录调控是一个复杂的过程，参与其中的因素数量众多，相互作用也非常复杂。
许多从中心法则得来的假说都是基于转录调控的研究而得出。
与此同时，表观遗传学也是一门重要的研究方向，研究如何传递给后代的不依赖于DNA的遗传信息。
表观遗传学研究的内容包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等。
现在已经有很多关于转录调控和表观遗传学的研究，近年来的研究重点主要集中在以下几个方面：1. 高通量测序技术的发展高通量测序技术（HTS）是转录调控和表观遗传学研究中应用最广泛的技术之一。
它可以帮助研究者对转录调控和表观遗传学进行全面的研究，比如对某些基因组区域的甲基化情况进行测定，或者对调控因子的结合区域进行全基因组范围的鉴定等等。
HTS技术的发展使得研究者可以更深入地理解转录调控和表观遗传学的分子机制。
2. 转录因子与基因表达调控转录因子是参与调控基因表达的关键分子，在调控性状、细胞发育、代谢和免疫等生物过程中都有重要作用。
最新研究发现，转录因子不仅能够结合DNA，还能够和RNA相结合，从而更好地参与对基因表达的调控。
与此相应的，许多最新的转录因子研究都是基于RNA的，研究者希望从这个研究角度来揭示转录调控机制的真实面目。
3. 细胞记忆和转录调控细胞记忆是指细胞通过某些机制来保存过往信息，在此基础上调控基因表达。
近年来的研究表明，这些信息可以通过某些特定的化学修饰来实现，这些化学修饰会在细胞分裂过程中得到复制和传递。
这些信息包括染色质状态、转录因子的存储和核糖体结构等方面的信息。
染色质的结构与功能及其在调控基因表达中的作用染色质是人类细胞中的基本结构之一，它被认为是细胞核中基因组内的压缩形态。
染色质是由DNA、蛋白质和其他的RNA分子组成的，它是支撑基因表达的基础。
本文将深入探讨染色质的结构、功能以及其在基因表达调控中的作用。
一、染色质的结构染色质的结构非常复杂，它既涉及到DNA的空间结构，也涉及到染色质上蛋白质的分布和组合。
DNA 的结构与组合DNA 被包含在核小体中，核小体是由核心颗粒（nucleosome）组成的。
每个核心颗粒包含着两个包裹在一起的 DNA 分子，这个结构被称为“核小体基本颗粒”（basic nucleosomal particle）。
在核心颗粒中，DNA 与历史上第一次发现的蛋白质之一 H1-H5 相结合，形成逐渐加厚的核小体。
一般而言，40个核小体紧密地排列，使核小体的结构堆叠成为一条纤维，这种纤维的直径约为10纳米。
这类型的染色质被称为“豌豆荚染色质"。
染色质蛋白质组成核小体由八个蛋白质分子组成，这八个蛋白分子可以分成两组。
第一组包括四个相互对称的蛋白质，它们的总名称叫做"H2A-H2B-dimer"。
另外四个蛋白质属于"H3-H4 tetramer"组。
这八个蛋白分子通过电荷作用将DNA包裹成相对固定的状态，保持核小体结构的稳定。
除了这些，还有其他一些较少见的蛋白质，如H1-histone和CAP-Gly-containing protein。
这些蛋白质相对较长，能够将不同的核小体连接在一起，从而将多个核小体组合在一起形成更加厚重的染色质结构。
二、染色质的功能染色质除了是基因组内的结构支撑，更重要的是它在调节基因表达中发挥着重要作用。
对于细胞核中的 DNA，如果能实现实时和特定的区域进行控制，则可以通过逐渐打开或关闭相关区域的染色质来实现控制。
这种方式不容易改变DNA的序列，也使得细胞能够在某些状态下迅速地改变基因表达，从而应对不同环境的压力。
生物记忆中的神经物质分子调控机制研究记忆是人类思维活动的重要组成部分，它是通过大脑对信息进行加工、编码、存储、检索和遗忘等一系列过程生成的。
随着神经科学研究的深入发展，人们对记忆的认识越来越深刻，尤其是对生物记忆中的神经物质分子调控机制的研究取得了重要进展。
一、神经元之间的突触传递与记忆形成神经元通过突触传递信号。
突触前膜释放神经递质，刺激突触后膜的受体，使离子通道开放或关闭，改变神经元的兴奋性或抑制性。
学习和记忆能够改变神经元之间的突触连接和神经传递效率。
学习和记忆形成的过程涉及突触前神经递质释放和突触后受体结构和功能的改变。
二、乙酰胆碱和谷氨酸是调控学习和记忆的重要神经物质乙酰胆碱和谷氨酸是神经元之间传递信号、调控学习和记忆的重要神经物质。
乙酰胆碱在海马和背侧前额叶皮层等脑区的神经元中释放，会刺激突触后膜的乙酰胆碱受体，促进学习和记忆的形成和存储。
神经系统中的乙酰胆碱含量和乙酰胆碱受体密度与记忆、学习的表现相关。
谷氨酸在大脑皮层和海马等脑区的突触中释放，是神经元之间最重要的突触传递物质之一。
谷氨酸与特定的受体结合后，可使细胞膜钙离子通道打开，促进神经元兴奋性的提高，从而促进信息传递。
谷氨酸的含量和谷氨酸受体的数量和类型都对大脑功能和认知能力有重要影响。
三、神经活性肽在学习和记忆中的作用神经活性肽是一类神经传递物质，它发挥重要的调控学习和记忆功能的作用。
神经活性肽与受体结合后，会影响突触传递机制，如促进鞘内钙浓度的升高，从而影响突触后膜的兴奋性和可塑性，是记忆形成与存储所需的信号传递和转录激活的重要分子之一。
四、胶质细胞在神经物质调控中的作用胶质细胞是神经系统中最多的细胞类型，它们与神经元密切联系，发挥重要的支持和调节作用。
胶质细胞中存在多种神经传递物质，包括谷氨酸、多巴胺、去甲肾上腺素、精氨酸、天冬氨酸等。
胶质细胞在突触传递中起到调节作用，也参与到记忆的形成和存储中。
五、细胞间信号途径的作用细胞间信号途径是神经系统中神经传递、调控学习和记忆等生物过程的重要机制。
细胞分裂与细胞周期调控论文素材细胞分裂与细胞周期调控细胞分裂是生物体生长发育和组织修复的基础过程之一。
细胞分裂是指一个细胞将其遗传物质和细胞质等有机物质等按特定方式分配给两个子细胞的过程。
细胞分裂主要包括有丝分裂和减数分裂两种形式。
细胞分裂的具体过程与细胞周期调控密切相关。
细胞周期调控是指细胞在能够完成两次细胞分裂的时间间隔内所经历的一系列可观察到的有序和可逆的事件。
细胞周期调控的主要目的是保证细胞分裂的顺利进行，确保子细胞的遗传物质能够准确地分配。
细胞周期调控主要受到细胞周期的蛋白激酶和蛋白激酶的调控。
细胞周期蛋白激酶包括S型蛋白激酶和M型蛋白激酶，它们分别参与细胞周期的S期和M期。
细胞周期的蛋白激酶通过与其相应的细胞周期蛋白发生磷酸化反应，调控细胞周期的不同阶段。
细胞分裂和细胞周期调控是高度复杂的过程，涉及到多个信号通路和分子机制的调节。
其中，细胞周期蛋白激酶的活性受到细胞周期蛋白抑制因子的负调节和细胞周期活化蛋白因子的正调节。
这些调节因子通过相互作用和磷酸化等方式实现它们的功能。
另外，一些同源蛋白也参与了细胞分裂和细胞周期调控的过程。
例如，Cdc25蛋白是一种广泛存在于真核细胞中的蛋白质，它参与了细胞周期蛋白激酶的激活，从而推进细胞分裂的进行。
另外，p53蛋白是一种转录因子，它参与了细胞周期的调控和DNA损伤的修复等重要功能。
细胞分裂和细胞周期调控还受到一系列内外环境信号的调节。
细胞的分裂速度和周期长度可以受到细胞外环境信号的影响，例如营养物质的供应水平和生长因子的作用等。
此外，细胞内部的信号分子和代谢产物也可以参与细胞分裂和细胞周期调控的调控。
总结来说，细胞分裂和细胞周期调控是细胞生物学中的重要课题，它们相互作用，共同调控细胞生长发育和组织修复等生命过程。
进一步的研究可以揭示细胞分裂及周期调控的机制，为疾病的治疗和组织工程等领域的发展提供理论基础。
（以上为细胞分裂与细胞周期调控论文的素材，根据您的要求进行了整理和排版，共计266字，可根据需要进行扩充。
细胞核内转录的调节机制是生命科学领域中一个非常重要的研究课题。
这个过程涉及到基因表达和蛋白质合成等多个重要的细胞生物学事件，对于我们正常的生理功能、机体的发育和疾病的发生等都有着至关重要的作用。
以下我们将更深入地认识。
1. 染色质结构和转录调节细胞核内的染色质结构对于基因表达的调节至关重要。
在核内，染色质呈现出一种高级别的组织结构，分化为染色体和染色质，染色体和染色质都是由DNA和不同种类的蛋白质组成。
DNA在染色体或染色质上的结合方式是决定基因表达的重要因素之一。
DNA捆绑在较为紧密的染色体或染色质上，会影响到转录因子和RNA聚合酶等重要蛋白质与DNA的结合，从而影响到RNA的合成和基因的表达。
因此，染色体结构的变化和重构对于基因的表达和RNA的合成都具有着很重要的作用。
2. 转录因子的结构和功能转录因子是一个非常重要的结构，它有助于在细胞核内的DNA上形成可使RNA合成酶和不同的蛋白质的结合位点的特殊区域。
这些特殊区域有助于调节RNA的合成和转录的发展。
转录因子的功能是，它在细胞核内与DNA结合并调节RNA聚合酶结合，这进而影响到基因的表达。
转录因子还能影响到其他的蛋白质，如转录激活因子、蛋白激酶和组蛋白修饰酶等等。
3. microRNA和RNA干预microRNA（miRNA）是导致RNA降解和基因表达调节的小RNA。
尽管miRNA只含有20-24个核苷酸，它们仍然能够调节RNA的转录和功能。
miRNA在细胞核内和细胞质内都被产生和分泌。
一旦分泌出细胞，它们就能影响到跨种系的基因表达和组织发育。
RNA干预是基于RNA的人工合成技术，用于调节和改变RNA 的自然模式。
这种方法已被用于治疗各种疾病，如癌症、心血管疾病和糖尿病。
这种方法在细胞核内和细胞质内都有广泛的应用，并会在未来继续扩展。
4. 细胞核内基因表达的重要性细胞核内基因表达涉及了转录因子、miRNA和RNA干预等许多相关组件的协同作用。
论文题目：细胞分裂中染色质活性和转录状态记忆机制的研究作者简介：：周国岭，女，1978年11月出生，2002年09月师从于协和医科大学刘德培教授，于2006年12月获博士学位。
中文摘要高等真核生物分化发育中要产生多种细胞型，每种细胞型都建立了它特异的基因表达谱，这些特异的基因表达谱在随后的细胞分裂中被有效地保持，以保证生物体分化和发育的稳定型。
既然每种细胞型通过DNA复制和有丝分裂都保持着相同的遗传物质－基因组DNA，那么与基因表达密切相关的表观遗传学信息可能在特异细胞型的基因表达谱的传递和保持中起重要作用。
因而研究表观遗传学信息在细胞周期进程中如何变化并记忆基因的活性和转录状态是阐明生物体分化发育机制的一个重要课题。
为了研究组蛋白修饰是否在细胞分裂中染色质活性和基因表达状态的记忆中发挥作用，利用针对四种活性组蛋白修饰（H3乙酰化、H4乙酰化、H3-K4双甲基化、H3-K79双甲基化）的抗体，采用免疫荧光实验分析了四种修饰在小鼠的红白血病（Murine erythroleukemia, MEL）细胞细胞周期中的变化。
结果表明，在间期的细胞核中，H3和H4乙酰化、H3－K4双甲基化三种修饰主要集中在常染色质区，而H3－K79双甲基化修饰除了集中在常染色质区外，在异染色质区也有一些分布，当细胞进入有丝分裂期，染色质固缩为染色体，四种修饰在中期染色体上都有保留，有丝分裂末期，子代细胞核分裂，四种修饰在细胞核内的亚核定位又恢复了。
在有丝分裂染色质固缩过程中，大部分由RNA聚合酶介导的转录过程也停止了，有丝分裂后，染色质解固缩，核结构重建，停止的转录又继续了。
那么四种活性组蛋白修饰在有丝分裂染色质凝集时有无变化，是否能介导染色质活性和基因转录的保持？为了研究这个问题，我们用有丝分裂的同步化试剂Nocodazole将MEL细胞同步化到有丝分裂期, 比较了同步化和未同步化的MEL细胞中四种活性组蛋白修饰在两种细胞群体中的保留情况，探讨了有丝分裂染色质失活时这些活性修饰在基因表达状态记忆中的作用。
Nocodazole处理将95％以上的MEL细胞同步化到了G2/M期，在未同步化的MEL细胞中则包含了大约50％的G0/G1，45％S和少于5％的G2/M期细胞。
用Western blotting 分析四种修饰在两个细胞群体中总的变化，发现与未同步化的MEL细胞相比，尽管H3和H4乙酰化、H3－K4双甲基化三种修饰在同步化到有丝分裂期的MEL细胞中降低了20-30％，但仍有保留，而H3－K79双甲基化修饰在两种细胞群体中无太大变化。
为了研究有丝分裂时这些修饰在染色体上特定位点的变化，分析他们与基因转录状态记忆的关系，我们选择了具有各种转录状态的基因，用染色质免疫沉淀的方法分析了有丝分裂染色质失活时这些修饰在基因启动子区的变化，结果显示四种活性组蛋白修饰可以以不同的组合模式修饰不同转录状态的基因的启动子区，尽管某些种类的修饰在有丝分裂染色质失活时有所降低，但这些修饰仍有保留，而且保留的水平依赖于原来水平的高低，说明这些组蛋白修饰在有丝分裂时可以作为基因活性和转录状态的标记信号，记忆它们以前的表达状态。
远距离调控元件是高等真核生物调控基因表达的独特和重要的因素，通过所在区域的染色质结构变化并结合特异的转录因子调控基因的转录状态的变化。
为了探讨远距离调控元件在基因表达状态记忆中的作用，我们选择了被广泛作为模型研究远距离基因激活的小鼠的α－和β－珠蛋白基因簇作为模型。
通过分析同步化和未同步化MEL细胞中四种活性组蛋白修饰在α－和β－珠蛋白基因簇远端高敏位点上的变化，发现四种活性组蛋白修饰仍以不同的组合修饰不同的高敏位点，尽管某些种类的修饰在有丝分裂染色质失活时有所降低，但这些修饰仍有保留，而且保留的水平依赖于原来水平的高低。
这说明在有丝分裂时活性组蛋白修饰可以在远距离调控元件上保留不同的组合模式，保持所在区域的染色质状态和所调控基因的转录状态。
上面的结果充分说明了在基因表达调控中起重要作用的组蛋白修饰可以在有丝分裂时充当分子记忆信号，保持染色质活性和基因的转录状态，便于在有丝分裂结束时大量基因转录状态的迅速恢复。
为了分析与基因转录密切相关的特异转录激活子在有丝分裂转录记忆中的作用，我们选择了两个对珠蛋白基因表达起重要作用的转录因子GATA-1和NF-E2p45，同时选择有丝分裂染色质凝集时与染色体分离的RNA pol II做对照。
首先用免疫荧光分析了细胞有丝分裂时它们在细胞核中的变化，结果表明，有丝分裂染色质凝集时RNA pol II与染色体无共定位，弥散到整个细胞中。
红系特异的激活子GATA-1与之有类似又不同的变化，在间期的细胞核中GATA-1只分布在核区，染色质凝集时，GATA-1在细胞中消失，当有丝分裂后期，姊妹染色单体分开，GATA-1开始在核区出现，有丝分裂末期，子代细胞核分裂时，GATA-1在细胞核中的分布又重新恢复。
这说明与RNA pol II一样，红系特异的激活子GATA-1在有丝分裂时与染色体分离了。
但是有丝分裂时另一个红系特异的激活子NF-E2p45与染色体存在共分布。
为了更精确地验证有丝分裂时NF-E2p45与染色体的关系，我们进行了同步化和未同步化MEL细胞的比较染色质免疫沉淀实验，结果显示NF-E2p45与珠蛋白基因簇远端调控元件的两个高敏位点可以特异结合，而且在有丝分裂染色质失活时也可以特异保留在它的结合位点。
说明尽管有丝分裂染色质失活时大部分转录因子都与染色体分离了，仍有某些特异的蛋白因子可以保留在中期染色体上充当某种分子记忆信号，并可能在下一轮基因转录状态恢复时起重要作用。
已有的研究表明组蛋白H3异构体H3.3在核小体中的整合和移出与转录过程密切相关。
为了分析它在染色质中的分布与转录记忆的关系，我们用针对内源H3.3的抗体进行了下面的实验，用免疫荧光分析它在细胞核中的变化时，发现有丝分裂染色质凝集时一部分的H3.3蛋白成团聚集在细胞膜附近区域，但在核区的染色体分区也有分布。
为了验证H3.3在中期染色体上是否还有特异位点的保留，比较染色质免疫沉淀分析揭示它在活性和非活性基因位点上都有一定的分布，而且有丝分裂时仍然保留。
因而尽管H3.3在核小体中的整合和移出与转录过程密切相关，但它在染色质中的分布是否与基因活性密切相关，是否介导转录记忆需要进一步验证更多的基因和染色质位点。
以上结果表明：(1). 活性组蛋白修饰可以以不同的组合模式标记基因不同的转录状态，尽管有些修饰在有丝分裂时有所降低，但这些修饰的组合模式在有丝分裂染色质凝集时仍然保持，从而在中期染色体上标记了基因不同的转录状态，从而有利于有丝分裂后大规模基因表达的重新继续。
(2). 活性组蛋白修饰可以以不同的组合模式标记与基因表达密切相关的远距离调控序列，在有丝分裂时也可以保留这些修饰的模式，从而保持调控元件的活性状态和所调控基因的转录状态。
(3). 有丝分裂中活性组蛋白修饰介导的基因转录状态的表观记忆模式可能是保持染色质活性和转录记忆的普遍和有效机制。
(4). 虽然有丝分裂中大部分与基因转录相关的特异转录因子都与染色体分离了，但仍有某些特异的蛋白因子如NF-E2p45可以保留在染色体上，充当一种分子记忆信号，有助于有丝分裂后所在区域染色质活性的迅速恢复。
(5). 虽然H3.3在核小体中的置换和移出与转录过程密切相关，但它在染色体中的分布与基因活性和转录记忆的关系需要进一步的实验验证。
关键词：细胞记忆，组蛋白修饰，GA TA-1, NF-E2p45Study on the memory mechanism of active chromatin state and transcription states during cell divisionZhou GuolingABSTRACTHigher eukaryote contains several hundreds of cell types, each with a distinctive set of gene expression profile. These gene expression profiles are set up and propagated during cell differentiation and ontogeny. To maintain the products of cell differentiation and ontogeny, higher eukaryote must have evolved some elegant mechanisms to remember the cell phenotypes. Every cell maintain the same genetic material-genome DNA, which is replicated during S phase and transmitted to their daughter cells through mitosis. So the epigenetic information such as nucleosome structure, histone modification, non-histone proteins, interactions between DNA and protein, protein and protein etc., which is closely related to gene expression regulation, may play an important role in the maintenance of gene expression states during cell division. Exploring the roles of epigenetic information in the maintenance of gene expression states during cell division is an significant task to elucidate the mechanisms of differentiation and development of higher organisms.Employing the immunofluorescence assay, we analyzed the changes of four active histone modifications in mitotic MEL (murine erythroleukemia) cells by using the antibodies against H3 and H4 acetylation, H3-K4 dimethylation and H3-K79 dimethylation. In interphase cell nucleus, H3 and H4 acetylation, H3-K4 dimethylation concentrat on the euchromatin compartment; H3-K79 dimethylation is mainly localized in euchromatin but some are in heterochromatin compartment. Notablely, four active histone modifications remain on mitotic chromosomes even though chromtin is compacted into higher order chromosomes. Their localizations are restored coupling the appearance of nuclear envolope and the division of daughter cell nuclei at mitotic telophase. It has reported that most of transcriptions mediated by three RNA polymerase are ceased accompanying the chromatin condensation and the ceased transcriptions are resumed accompanying chromatin decondensation at mitotic exit. To further explore wether these active histone modifications mediate transcriptional memory during mitotic chromatin inactivation, we synchronized MEL cells into mitosis by treatment with nocodazole and then comparatively analyzed the changes of them in asynchronous and synchronized mitotic MEL cell populations. The more than 95% cells in synchronized MEL population were synchronized into G2/M phase after 16h treatment with nocodazole. There are about 50% G0/G1, 45% S and less than 5% G2/M cells in asynchronous MEL cell population. The total histone proteins were extracted from asynchronous and synchronous MEL cells and were blotted by antibodies against active histone modifications. The results indicated that the global amounts of H3 and H4 acetylation, H3-K4 dimethylation decreased 20-30% in mitotic cell population compared to asynchronous cell population but H3-K79 dimethylation is stable in two populations. Next we performed the comparative chromatin immunoprecipitation (ChIP) assay and analyzed the levels of four active histone modifications at the promoters of genes with different transcription states. The results indicated that these genes with different transcription states are marked by the different histone modification patterens and these modifications are reserved at gene promoters during mitosis. The reserved levels depend on the previous gene expression states eventhough some modifications are lowered in mitotic cells compared to those in asynchronous interphase cells. These results suggested that the preserved active histone modifications can function as epigenetic memory marks to maintain the previous gene expression states.The distal regulatory sequences, which is a unique and significant regulatory factor in higher eukaryotes, control the expression of many tissue- or development-specific genes through programming their chromatin accessibility and binding the specific activators or repressors. By taking the well-studied mouse α- and β-globin gene clusters as a model, we compared active histone modifications at the distant hypersensitive sites (HSs) of globin gene clusters in asynchronous and mitotic cells. The results demonstrated that these distant regulatory elements are marked by the different histone modification combinations and also these modifications persist during mitosis in spite of some decreases. The preserved levels are also corresponding to their previous levels. The above results strongly suggested that during mitotic chromatin inactivation, active histone modifications can function as epigenetic memory marks to maintain the active chromatin state and gene expression states.Two erythroid-specific transcriptional activators GA TA-1 and NF-E2p45, which play important roles in globin gene expressions, were taken as models to probe their roles in transcription memory. As is known, RNA pol II is displaced from chromosomes during mitosis. Immunofluorescence analysis showed that RNA pol II are not colocalized with chromosomes in mitotic cells. The signals of GA TA-1 are disappeared in mitotic cells, indicating that GATA-1 may be abrogated during mitosis. However, some signals of NF-E2p45 remain at chromosomes compartments. The further ChIP analysis showed that NF-E2p45 specifically binds to the distant HS26 and HS2 of globin gene clusters and are still retained at its binding sites during mitosis, suggesting that certain specific protein factor can also serve as molecular memory mark in favor of the maintenance of transcription state and transcription reactivation.The deposition and removal of H3 variant H3.3 is closely related to transcription activation. To elucidate the relationship between the distribution of H3.3 at chromatin and transcription memory, we analyzed the changes of H3.3 protein in mitoic cells using the antibodies against the endogenous H3.3. The immunofluorescence analysis showed that during mitosis some H3.3 proteins are dispersed at periphery of cell membrane in conglobation and some remain at chromosomes compartments. The comparative ChIP analysis indicated that H3.3 variants are distributed at the promoters of the active and inactive genes and reserved during mitosis. However, it needs analyzing more genes and heterochromatin sites to disclose the correlation between its distribution and gene expression and its possible roles in transcription memory.Conclusions: (1) the preserved active histone modifications at mitotic chromosomes can imprint the previous gene expression states in favor of the transcriptional resumption of a large scale genes at mitoic exit. (2) The preserved active histone modification combinations at mitotic chromosomes can mark the active chromatin states of distant regulatory sequences and the transcriptional state of its controlled genes to maintain their previous chromatin activity. (3) The reserved histone modifications at mitotic chromosomes is a universal and efficient epigenetic memory mechanism to maintain active chromatin state and gene expression states. (4) Some specific transcription factors can function as molecular memory marks during mitosis to help the rapid restoration of active chromaton state at mitotic exit. (5) It needs further investigation to verify the relationship between the distribution of H3.3 variant and transcription memory.Key words: cellular memory, histone modification, GATA-1, NF-E2p45。
