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纏繞這根線:染色質、組蛋白與核小體

約兩米長的分子如何裝進微小的細胞核:DNA纏繞在組蛋白線軸上形成核小體,再一層層盤繞得越來越緊。

線軸與線的難題

把人類全部46條染色體的DNA加起來,約有兩公尺長的雙螺旋——卻要裝進一個直徑只有約六千分之一公釐的細胞核裡。這就像把四十公里長的細線塞進一個網球。細胞靠一套巧妙的、分層的摺疊系統做到這一點,而第一層最值得理解。

這種包裝好的物質——DNA加上它的蛋白質——稱為染色質。它的核心建築單元是核小體:一小段DNA繞著由組蛋白構成的微小線軸纏繞近兩圈。想像一串珠子,線是DNA,每顆珠子是一個組蛋白線軸。

從珠串到染色體

  1. 裸露的雙螺旋是最細的層級——只有兩條鏈彼此纏繞。
  2. DNA纏繞在組蛋白線軸上形成核小體:即「線上的珠子」。
  3. 珠串再盤繞成更粗的纖維,像電話線一樣。
  4. 這根纖維一圈圈地摺疊成環,反覆多次。
  5. 在細胞分裂時,它完全凝縮成我們稱為染色體的緊湊棒狀。

包裝不只是為了節省空間——它還是一個開關。染色質纏得緊的地方,讀取基因的機器無法接觸到DNA,那些基因便保持沉默。鬆開的地方,基因就能被開啟。包裝與基因表達之間的這種聯繫是遺傳學反覆出現的主題,當你研究細胞如何決定使用哪些基因時還會再次遇到它。