组蛋白 编辑
组织蛋白是真核生物体细胞染色质与原核细胞中的碱性蛋白质,和脱氧核糖核酸共同组成核小体结构。它们是染色质的主要蛋白质组分,作为DNA缠绕的线轴,并在基因调控中发挥作用,但是原核细胞组蛋白对基因调控的作用非常微弱。没有组织蛋白,染色体中未缠绕的DNA将非常长。例如,每个人类染色体倍性细胞具有约1.8米长的DNA,但是在组织蛋白上缠绕它具有大约90微米的染色质,当在有丝分裂期间复制和浓缩时,其导致约120微米的染色体
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染色体是真核生物特有的构造,主要由双股螺旋的脱氧核糖核酸和5种被称为组蛋白的蛋白质构成,是基因的主要载体。染色体是细胞内具有遗传性质的遗传物质深度压缩形成的聚合体,易被碱性染料染成深色,所以叫染色体。染色质和染色体是同一物质在细胞分裂间期和分裂期的不同形态表现。染色体出现于分裂期。染色质出现于间期,呈丝状。其本质都是脱氧核糖核酸和蛋白质的组合,不均匀地分布于细胞核中 ,是遗传信息的主要载体,但不是唯一载体。
基因簇是指生物基因组中数个排列成簇且通常属于同一基因家族的基因,可编码功能相似但不完全相同的蛋白质,基因簇中的各个基因通常距离接近,这些基因可能是最早是由同一基因经基因重复而产生,因有另一副本的基因表现正常蛋白质,重复基因的突变受到的自然选择压力较小,经许多世代后累积许多变异而与编码和原本基因功能有关但不完全相同的蛋白质。基因簇中的基因数目可由数个至数十个不等,但通常不超过50个,同源异形基因即为典型案例,此类基因为动物发育过程所需,经常在动物基因组中排列成基因簇,例如黑腹果蝇基因组中有8个Hox基因,皆在其3号染色体右臂排列成触足复合群和双胸复合群两组基因簇,前者包含5个基因,控制头部与胸部的发育;后者则包含3个基因,控制胸部与腹部的发育。另外人类基因组中编码血红蛋白β次单元、组蛋白以及生长激素的数个基因也分别组成基因簇。
组蛋白乙酰化为真核生物染色体上包裹DNA的组蛋白N端之离胺酸被乙酰化的转译后修饰,为细胞调控基因表现的一种机制。此反应一般由组蛋白乙酰转移酶催化,组蛋白脱乙酰酶则可催化其逆反应组蛋白脱乙酰化,将组蛋白上的乙酰基水解移除。组蛋白乙酰化是为一种表观遗传学修饰,乙酰基化会消除组蛋白离胺酸所带的正电荷,使其与DNA的结合力降低,因此可将原本缠绕较紧密的染色体结构转成较疏松的型态,有利于转录的进行而提升基因表现;组蛋白脱乙酰化的功能则与之相反,可使染色体结构变得更紧密而降低基因表现。
组蛋白甲基化是真核生物染色体上包裹DNA的组蛋白之离胺酸或精胺酸被甲基化的转译后修饰,多发生在组蛋白H3与组蛋白H4向外延伸的N端尾,此反应由组蛋白甲基转移酶催化,将S-腺苷甲硫氨酸中的甲基转移到组蛋白上,其中离胺酸可被加上一至三个甲基,精胺酸则可被加上一或两个甲基,过去认为此修饰不可逆,但现在已知有组蛋白脱甲基酶可将组蛋白上的甲基水解移除。组蛋白甲基化可影响染色体结构以及与其他蛋白的结合力,因被修饰的氨基酸种类和加上的甲基数目不同,此修饰可能促进或降低基因的转录,如H3K4me2、H3K4me3与H3K79me3一般可促进转录,H3K9me2、H3K9me3、H3K27me2、H3K27me3和H4K20me3则抑制转录,另外有些组蛋白甲基化位点和DNA修复有关,可与参与DNA修复的蛋白结合。组蛋白上不同位点的多种修饰可能组合成组蛋白密码,共同影响染色体结构,并与细胞中的其他蛋白结合以调控基因的转录
组蛋白乙酰转移酶是真核生物细胞中将组蛋白组蛋白乙酰化的酵素,此类酵素将乙酰辅酶A上的乙酰基转移至组蛋白N端尾的离氨酸上,组蛋白乙酰化可降低其正电荷,使染色体的结构变疏松,促进其他蛋白与染色体结合,促进基因的转录。
巴尔小体,也译作巴氏小体或巴尔氏体,得名自其发现者穆雷·巴尔,是XY性别决定系统的物种在具有多于一个X染色体的细胞中,其中一条X染色体去活化的X染色体。X染色体去活化机制由一种名为Xist的长链非编码RNA控制,此RNA介导多种DNA与组蛋白的修饰,抑制基因表现,使其成为异染色质,即巴尔氏体。
组蛋白甲基转移酶是包括EZH2与组蛋白-精氨酸N-甲基转移酶在内的是一大类组蛋白修饰酶类,它们催化将一个、两个或三个甲基转移到组蛋白的赖氨酸或精氨酸残基上。被添加上的甲基基团主要位于组蛋白H3和H4的特定赖氨酸或精氨酸上。
组蛋白修饰酶泛指真核生物细胞中转译后修饰包裹DNA的组蛋白之酵素。组蛋白上的许多位点可被酵素修饰,共同组成组蛋白密码。已知的修饰种类包括组蛋白乙酰化、组蛋白甲基化、磷酸化、泛素、GlcNAc糖基化、二磷酸腺苷核糖基化、瓜氨酸化、脯胺酸异构化与SUMO修饰等,这些修饰可能改变染色体结构或与其他蛋白结合的能力,进而促进或抑制基因的转录。
分子伴侣又译侣伴蛋白、伴护蛋白、分子伴护蛋白,是一类协助细胞内分子组装和协助蛋白质折叠的蛋白质。利用三磷酸腺苷协助蛋白质折叠,只是一部分分子伴侣的功能;分子伴侣如 Asf1 者,能在细胞分裂过程中提升DNA解螺旋酶的活性并且将母链的组蛋白传递到子链。
巴尔小体,也译作巴氏小体或巴尔氏体,得名自其发现者穆雷·巴尔,是XY性别决定系统的物种在具有多于一个X染色体的细胞中,其中一条X染色体去活化的X染色体。X染色体去活化机制由一种名为Xist的长链非编码RNA控制,此RNA介导多种DNA与组蛋白的修饰,抑制基因表现,使其成为异染色质,即巴尔氏体。