组蛋白如何帮助DNA的盘绕
什么是组蛋白
组蛋白是一种带正电荷的蛋白质,是染色体中发现的基本蛋白质类型。五种类型的组蛋白是 H1、H2A、H2B、H3 和 H4。组蛋白的主要功能是帮助细胞核内DNA的浓缩包装。组蛋白和DNA之间的相互作用如图1所示。
图1.组蛋白-DNA相互作用
参与组蛋白核心形成的四种组蛋白是H2A,H2B,H3和H4。DNA缠绕在组蛋白核心周围形成DNA线圈。组蛋白通过形成两种类型的染色质(称为真染色质和异染色质)在基因表达的调节中起主要作用。真染色质含有松散包装的DNA,表达率高。然而,异染色质含有紧密包装的DNA,很少在该区域表达基因。
组蛋白如何帮助DNA的盘绕
生物体的基因组由大量核苷酸组成,编码生物体发育和功能的整个遗传信息。所有这些核苷酸都应该包含在称为细胞核的微观结构中的微小空间内。因此,需要一种将DNA紧密包装到细胞核中的机制。组蛋白通过将DNA包裹在组蛋白核心周围,参与DNA线圈高度缩合结构的形成。这种螺旋结构被称为核小体。包裹在组蛋白核心周围的DNA如图2所示。
图2.核小体
组蛋白核心由组蛋白八聚体组成,八聚体由四种组蛋白中的两种组合组成,即 H2A、H2B、H3 和 H4。一个146个碱基对长的DNA片段包裹在核小体中的组蛋白核心周围。这种包裹在组蛋白八聚体上形成大约1.7匝。然后,称为H1的第五种组蛋白与组蛋白核心结合,允许在组蛋白核心周围包裹另外20个碱基对DNA。由此产生的结构称为色谱体。因此,166个碱基对长的DNA片段包裹在染色体上。数以千计的核小体通过称为接头DNA的DNA片段连接在一起。接头DNA由20个碱基对组成。这形成了长链的核小体,在显微镜下使珠子处于弦状结构上。将DNA包装成核小体使DNA链的长度缩短了七倍。形成的染色质纤维的直径为20nm。然而,染色质进一步卷绕成30nm纤维,形成高阶结构。
核小体代表DNA的线圈。它作为染色体的基本结构和重复单元,在字符串外观上生成珠子。这意味着染色体由DNA超级线圈组成。
结论
大多数生物的基因组由长链核苷酸组成,这些核苷酸应该包装成细胞核。组蛋白是允许DNA紧密包装到细胞核中的相关蛋白质。一段DNA包裹在组蛋白核心上,产生称为核小体的DNA线圈。由于染色体由一系列核小体组成,因此被认为在染色体结构中具有超螺旋性质。