组蛋白与组蛋白尾巴

如果说核小体是缠着 DNA 的线轴，那么组蛋白就是这线轴的材料。它们是一类小蛋白质，全部职责就是结合 DNA 并把它组织起来。关键在于，每个组蛋白还有一条从线轴伸出的柔性“尾巴”——这些尾巴就像细胞写在上面的便利贴，标记着一个区域应当如何被对待。

主要有五种组蛋白。其中四种——H2A、H2B、H3、H4——是“核心”组蛋白；每种各两份组装成每个核小体核心的八聚体。第五种 H1 是“连接”组蛋白，位于核心之外，帮助相邻核小体紧密堆叠。核心组蛋白异常富含带正电的氨基酸赖氨酸和精氨酸，这正是它们能牢牢抓住带负电 DNA 骨架的原因。它们的 N 端尾巴从核小体伸出，细胞在这些尾巴的特定氨基酸上装饰可逆的化学标记——乙酰基、甲基、磷酸基等等。

组蛋白是已知进化上最保守的蛋白质之一：组蛋白 H4 从酵母到人类几乎一模一样，这表明几乎任何改动都会破坏某种关键的东西。尾巴上的标记构成一套灵活的语言，有时被称为组蛋白密码：某些标记松开染色质、招来基因活动，另一些则收紧染色质、沉默基因，而“阅读器”蛋白质识别特定标记以招募相应的机器。这些标记如何调控基因的更深层故事属于表观遗传学；在这里，关键是结构层面——组蛋白不是惰性的包装材料，而是基因组上可编程的表面。