动物的染色体.docVIP

第四章 染色体（ 图2—1)，从DNA到核小体，DNA长度在核小体这个等级上压缩了7倍。 对核小体核心颗粒的结构是从不同的角度进行研究的，目前对其形态和5种组蛋白的氨基酸组成已经比较清楚。但对它的内部结构还有许多不明确的地方，为了研究4种组蛋白在核心颗粒中的排列方式，用某些交联剂处理染色质或提纯核心体，然后用电泳法分离出组蛋白的寡聚体，结果发现有H2b与H４、H2a与H２b、H３和H４等三种排列方式。因此，在核小体中组蛋白的连接顺序应为H２a—H2b—H４—H３，基于这些观察，学者们提出了多种结构模型。 1.Kornberg模型  该模型是由Kornberg于1974年提出，1997年又做了补充( 图2—2)。其要点如下：  ①染色质纤维是由许多核小体(nucleosome)重复串联而成，每个核小体由核心颗粒(core particle)与连结区两部份组成。  ②每个核心颗粒由H2a、H2b、Ｈ３、H４各两个分子的八聚体组蛋白核心和140bp的DNA组成。  ③连结区的DNA长度为15～100bp，并与组蛋白H１相结合。  ④DNA按某种至今尚未肯定的方式缠绕于八聚体周围，形成了一个直径约为100?的近似球型的颗粒。这些颗粒沿染色质纤维长轴紧密地排列。  上述Kornberg模型有三个特点：①Kornberg认为按照用X光衍射晶体法测定的所有分子量为10 000～20 000的组蛋白的结构来推论，组蛋白应该是球形的；②核小体在结构上是致密的，即核心颗粒和连结区DNA都是卷曲折叠的；③连结区不是伸展的，对核酸酶很敏感。 2.Weintraub模型  Weintraub等于1976年提出了核小体的动态结构模型( 图2—3)。按此模型，每个组蛋白八聚体核心是由两个环状异型四聚体H２a—H３—H４—H2b构成。每个四聚体含H２a、H2b、H３、H４各一个分子，这样的四聚体与所联结的DNA在一起构成对称的核小体单体，称之为半核小体(half nucleosome)。因此，每个核小体由两个半核小体组成，形成二元轴结构。  在一定条件下，核小体中的两个半核小体可以呈松缓状态，甚至伸展状态，也可以互相紧密结合在一起。他们认为，这种动态变化对于染色体复制、基因表达等染色质功能的实现是非常重要的。 3.Finch模型  Finch等(1977)用电镜和X-射线衍射技术研究了核小体核心的结晶，进一步发展了Kornberg模型，认为：  ①核小体核心并不呈圆球形，而是比较近似一个短的圆柱体，即110?×110?×57? 的扁圆形球体。DNA长度为146bp，左向盘绕组蛋白八聚体大约1.75圈，间距28 ? ，旋转直径110 ? ( 图2—4)。  ②核小体的核粒之间的连接丝变动于20～100bp之间，因此每个亚单位的DNA总长度为166～246bp。  ③与Weintraub模型一样，核小体沿其短轴分为对称的两半，即由两个半核小体组成。  4．Li模型  Li(1975)认为H2a、H2b、Ｈ３、H４组成的八聚体亚单位在与DNA双螺旋结合前是平行伸展的，而不是球状或粒状。当八聚体与DNA结合后，因所处条件不同，以及组蛋白分子之间的相互作用，可使DNA链处于伸展、超螺旋或球状。 组蛋白分子是先形成四个平行的二聚物(H2a)2、(H2b)２、(Ｈ３)２、(H４)２，然后通过C末端的疏水键，形成(H2a)２(H2b)２、(Ｈ３)２(H４)２两个四聚体，最后形成(H2a)２（H2b）２（Ｈ３）２（H４）２八聚体，并与组蛋白H１构成组蛋白亚单位，亚单位进一步与DNA结合。在DNA双螺旋上，八聚体中组蛋白之间的非极性作用使DNA双螺旋链更加弯曲，最后形成球形的致密结构。  Li模型的特点是：①认为球状结构只是亚单位的存在状态之一，而不是唯一的存在状态；②Li模型中有一段DNA是与H1相结合，并且没有其他组蛋白，而象Kornberg模型，H１是与组蛋白八聚体相联的；③Li模型中，在两个八聚体之间有一细的连线，即H１与DNA结合的区域，而在Kornberg模型中则没有。  5.Chai模型  Chai和Sanberg(1980，1982)通过对中国仓鼠细胞的染色质和染色体的研究结果，以及其他关于染色质的生化和超微结构的资料，提出了一个关于核小体的新模型。认为：  ①核小体核心的八聚体组蛋白是由两部分组成，他们大体上相当于Weintraub模型中的半核小体，即每一部分都是由H2a、H2b、Ｈ３和H４各一个分子组成的四聚体。两个四聚体侧面观察似一对并列的板状物，正面观察核小体呈近六角型。DNA盘绕在八聚体的外侧。 ②组蛋白H１并非完全在核小体核心之外，而是与八聚体核心结