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染色体核小体模型(原核细胞染色体的特点)

2022-01-18 10:02:17
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  染色体是能够自我繁殖的特殊组织、个体和功能的核成分,在物种的遗传、突变、变异和进化发展中起着至关重要的作用。

  每条染色体由 DNA 组成,DNA紧紧缠绕在支持其结构的蛋白质周围。

  与 DNA 结合形成真核染色体的蛋白质传统上分为两类:组蛋白和非组蛋白染色体蛋白。

  两类蛋白质与真核细胞核 DNA 的复合物被称为染色质。

  染色质是一种高度紧凑的结构,由包装好的 DNA 组成,是使 DNA 进入细胞核所必需的。

  DNA 组装成染色质涉及一系列事件,从基本单位核小体的形成开始,最终导致细胞核内特定结构域的复杂组织。

  在这个过程的第一步,DNA 被浓缩成 11 nm 的纤维,代表了大约 6 倍的压实水平。这是通过核小体组装实现的。

  核小体是染色质的最小结构成分,是通过 DNA 和组蛋白之间的相互作用产生的。

  每个核小体由组蛋白八聚体核心组成,该核心由组蛋白 H2A、H2B、H3 和 H4(或在某些情况下的其他组蛋白变体)和包裹在组蛋白核心周围的 DNA 片段组装而成。相邻的核小体通过“接头 DNA”连接。

  染色体核小体介绍

  核小体模型是一种科学模型,它解释了染色体中 DNA 和相关蛋白质的组织。

  它还进一步解释了 DNA 在细胞核中折叠的确切机制。

  该模型由 Roger Kornberg 于 1974 年提出,是最被接受的染色质组织模型。

  P. Oudet 等人 (1975) 证实并命名了这一点。

染色体核小体模型

  染色体核小体模型的特征

  在真核生物中,DNA 与等量的组蛋白紧密结合,这些组蛋白用于形成重复的 DNA 蛋白质颗粒阵列,称为核小体。

  如果它被拉长,每条人类染色体中的 DNA 双螺旋将跨越细胞核数千次。

  组蛋白在将这种非常长的 DNA 分子(即核小体)有序地装入直径只有几微米的细胞核中起着至关重要的作用。

  因此,核小体是染色质的基本包装单位颗粒,在展开高阶包装的处理后拍摄的电子显微照片中,染色质呈现“串珠”外观。

  每个核小体是一个圆盘状颗粒,直径约为 11 nm,高 5.7 nm,包含 4 个核小体组蛋白 H2A、H2B、H3 和 H4 的 2 个拷贝。

  该组蛋白八聚体形成一个蛋白质核心 [(即组蛋白四聚体 (H3, H4)2 的核心和 2 (H2A 和 H2B) 的非极性区域)],双链 DNA 螺旋围绕该核心缠绕 1¾ 次,包含 146 个碱基对.

  在染色质中,DNA 以连续线的形式从核小体延伸到核小体。

  每个核小体珠与下一个核小体珠之间由一个通常为 54 个碱基对长且包含单个 H1 组蛋白分子的连接 DNA 区域隔开。

  通常,DNA 在组蛋白八聚体周围形成两个完整的圈,而这两个圈(200 bp 长)被 H1 分子封闭。

  平均而言,核小体以大约 200 个核苷酸或碱基对的间隔重复。例如,10,000 个核苷酸对的真核基因将与 50 个核小体相关联,每个具有 6 x 10 9 DNA 核苷酸对的人类细胞包含 3 x 10 7

  DNA的折叠

  第一步是将 DNA 与新合成的四聚体 (H3-H4) 组装在一起,经过特殊修饰(例如 H4 在 Lys5 和 Lys2 (H3-H4) 处乙酰化),形成亚核小体颗粒,随后通过添加两个 H2A-H2B 二聚体。

  这产生了一个由 146 个碱基对 DNA 组成的核小体核心颗粒,结合在组蛋白八聚体周围。这个核心粒子和连接 DNA 一起形成核小体。

  下一步是成熟步骤,需要 ATP 建立核小体核心的规则间距以形成核丝。

  在此步骤中,新掺入的组蛋白被去乙酰化。

  接下来,连接组蛋白的结合伴随着核丝折叠成 30 nm 纤维,其结构仍有待阐明。

  存在两种主要模型——螺线管模型和之字形模型。

  最后,进一步的连续折叠事件导致细胞核中的高水平组织和特定域。

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