組蛋白與組蛋白尾巴

如果說核小體是纏著 DNA 的線軸，那麼組蛋白就是這線軸的材料。它們是一類小蛋白質，全部職責就是結合 DNA 並把它組織起來。關鍵在於，每個組蛋白還有一條從線軸伸出的柔性「尾巴」——這些尾巴就像細胞寫在上面的便利貼，標記著一個區域應當如何被對待。

主要有五種組蛋白。其中四種——H2A、H2B、H3、H4——是「核心」組蛋白；每種各兩份組裝成每個核小體核心的八聚體。第五種 H1 是「連接」組蛋白，位於核心之外，幫助相鄰核小體緊密堆疊。核心組蛋白異常富含帶正電的胺基酸離胺酸和精胺酸，這正是它們能牢牢抓住帶負電 DNA 骨架的原因。它們的 N 端尾巴從核小體伸出，細胞在這些尾巴的特定胺基酸上裝飾可逆的化學標記——乙醯基、甲基、磷酸基等等。

組蛋白是已知演化上最保守的蛋白質之一：組蛋白 H4 從酵母到人類幾乎一模一樣，這表明幾乎任何改動都會破壞某種關鍵的東西。尾巴上的標記構成一套靈活的語言，有時被稱為組蛋白密碼：某些標記鬆開染色質、招來基因活動，另一些則收緊染色質、沉默基因，而「閱讀器」蛋白質識別特定標記以招募相應的機器。這些標記如何調控基因的更深層故事屬於表觀遺傳學；在這裡，關鍵是結構層面——組蛋白不是惰性的包裝材料，而是基因組上可編程的表面。