第十九章 核小体.pdf

第十九章 核小体 色质(Chromatin)具有压缩结构，其中的大部分 DNA 序列结构上难以接近且无功能 活性，仅少数是活性序列。 色质的一般结构如何？活性序列与非活性序列之间又有什么 区别？有关基因物质高包装比(Packing ratio) 的研究表明，DNA 不能被直接包装成 色质 的最终结构，因而必然存在分级包装过程。 在所有真核生物中， 色质的基本亚单位(Subunit)有相同的组成类型。核小体 (Nucleosome)包含200bp 的DNA ，与小的基本蛋白质的组成八聚物组织成串 (Bead)状。 此处蛋白质成分是组蛋白(Histone) 。它们形成一个内在核心颗粒， DNA 缠绕于其表面。 核小体在核分裂间期常 色质和异 色质与有丝分裂期间的 色体中都是稳定不变的成 分。核小体提供一级结构，其包装比是6，其组成和结构易于描述。 二级结构是由一系列核小体盘绕成螺旋并排列形成30nm 纤维，在间期染色质和有丝 分裂 色体中都可见到(见图 18.9)，且使 色质中DNA 的包装比高达40 。这种纤维结构 还需要其它蛋白质，但目前尚未确定。 最终的包装比由三级结构决定，即纤维自身的包装。这使异 色质的全包装比达到 1000，通过内部周期性改变包装成有丝分裂 色体，使全包装比达到10,000 。通常，异 色质在有丝分裂期和间期包装比为10,000。 我们需要通过对这些包装水平的研究去揭示包装周期、复制和转录的特征。假设其它 蛋白质的加入，或已存在的 色体蛋白质修饰，都包含 色质结构的改变。我们不知道控 制周期性包装的独特目的。复制和转录都需要DNA 解 ，必须有非折叠的结构允许相关 酶对DNA 作用。这很可能涉及各级结构的改变。 当 色质复制时，核小体在两个子 上都必须重新形成。与探究核小体自身如何形成 一样，我们必须知道 色质中的其它蛋白质发生了什么。因为复制打开了 色质的结构， 同时提出了获得特殊结构位点的问题与改变结构的可能性。 色质的蛋白质含量是DNA 的2 倍多。大约一半的蛋白质物质来自核小体。RNA 比 DNA 少10%。许多初级转录的RNA 组成仍与模板 DNA 有关。 正如它们拗口的名字所示，非组蛋白(Nonhistone)包含 色质中除组蛋白外的所有蛋白 质。据推测，它们在组织与物种间更具有变异性——尽管在变异程度上仍缺乏有力证据， 且所占质量比小于组蛋白。它们也包含更多数量的蛋白质，因此已知的任何单个非组蛋白 在数量上比组蛋白少很多。 非组蛋白的功能包括控制基因表达和高级结构。RNA 聚合酶可认为是一种出色的非组 蛋白。HMG(High-mobility group，高移动性蛋白质族)包括一个易于确定的非组蛋白亚类(其 中至少有一些是转录因子) 。对其它非组蛋白研究的一个主要问题是它们易被核蛋白污染， 迄今为止，获得这些依附于高级结构的非组蛋白仍然非常困难。 19.1 核小体是所有染色质的亚单位 当分裂间期细胞核在低离子强度溶液中停止时，它们膨胀破裂，释放出 色质纤维(图 1 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 19.1)。在某些区域，纤维是紧密包装物，但在一些已 伸展的区域，可以看到它们由分离 的颗粒组成，这些颗粒就是核小体。在特别延伸的区域，单个核小体与一些线状自由双 DNA 相连。连续的DNA 双 会连接一系列核小体。 图 19.1 染色质裂解后释放出一系列致密的颗粒 图19.2 染色体用小球菌核酸酶消化后，一个个 (尺度为100nm) 。 核小体被释放出来，图中每个小棒长度在100nm