染色體、染色質與核型

染色質

可以把基因組想像成數米長的細線,卻必須塞進直徑只有幾千分之一毫米的細胞核中。染色質就是解決之道:DNA 與包裝蛋白交織在一起,構成一種可彎曲的「線軸加線」材料,需要存放時可以緊緊盤繞,需要讀取基因時又可以鬆開。

染色質由 DNA 纏繞在一簇簇組蛋白上構成,形成一串稱為核小體的「珠子」,這些珠子再摺疊成更粗的纖維。生物學家常區分兩種狀態:常染色質包裝鬆散,一般可供基因活動接近;異染色質則高度緻密,大多處於沉默狀態。同一段 DNA 可以在這兩種狀態之間轉換,而這種切換正是細胞控制哪些基因開啟的重要方式。

染色質和染色體描述的是同一種底層物質在不同時刻的樣貌。在細胞生命的大部分時間裡,基因組以瀰散的染色質分布在細胞核中;只有當細胞分裂時,染色質才濃縮成一條條分明、可見的染色體。添加在組蛋白和 DNA 本身上的化學標記,能改變染色質的緊密程度,這一層調控正是表觀遺傳學所研究的內容。

常染色質(開放、活躍)與異染色質(緻密、大多沉默)並非永久不變的標籤;隨著細胞需求的變化,同一區域可以從一種狀態被重塑為另一種。