基因組組織與染色質

核小體

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想像一根需要無纏結存放的長線,於是你把一截截線纏繞在一排小線軸上。這本質上就是細胞包裝 DNA 的第一步。這種纏繞的基本重複單元就是核小體,在電子顯微鏡下,一段核小體看上去確實像「串在線上的珠子」。

每個核小體是一個由八個組蛋白構成的線軸(一個組蛋白八聚體:H2A、H2B、H3、H4 各兩份),約 147 個鹼基對的 DNA 在其外側纏繞近兩圈,就像線繞在線軸上。一個核小體與下一個之間是一小段「連接」DNA,第五種組蛋白 H1 在 DNA 進出之處把它夾住,幫助珠子彼此靠攏。DNA 帶負電,組蛋白則富含帶正電的胺基酸,於是二者相吸——正是這種靜電握力讓線軸能抓住線。核小體實現了第一級壓縮,把 DNA 的長度縮短約六倍。

核小體遠不止是被動的包裝。它們沿 DNA 的位置、以及握得多緊,決定了讀取基因的機器能否夠到下方的序列。細胞會主動滑動、驅逐核小體,並給它們打上化學標籤,以開啟或關閉基因組的某些區域,這使核小體成為染色質控制基因可及性的最前線。被一個位置緊固的核小體掩埋的啟動子很難被開啟;而處在無核小體空隙中的啟動子則裸露在外、隨時待命。

想像 147 個鹼基對的 DNA 在八個組蛋白構成的圓盤上纏繞 1.7 圈,接著是一小段裸露的連接區,然後是下一顆珠子——如此重複數百萬次。用一種酶消化連接區 DNA,會留下受保護的 147 鹼基對珠子,核小體最初正是這樣被測定出來的。

核小體——纏繞在組蛋白八聚體上的 DNA——是染色質的基本單位。

核小體不是一個永久的結。細胞不斷地滑動、移除、再放置核小體,而這種動態定位本身就是控制哪些基因可被接近的一種方式。

又稱
beads on a stringhistone octamer with DNA核小体核小體