组蛋白

组蛋白是在真核细胞核中发现的蛋白,它将DNA包装成称为核糖体的结构单元。它们是染色的主要蛋白质成分,是染色体的活性成分。

组蛋白充当了DNA缠绕的线轴,并在基因调控中发挥了作用。如果没有组蛋白,染色体中解开的DNA会非常长。例如,每个人的细胞有大约1.8米的DNA,但缠绕在组蛋白上的是大约90毫米的染色质,这些染色质在丝分裂过程中被复制和凝聚,形成大约120微米的染色体。

组蛋白组装成一个核糖体Zoom
组蛋白组装成一个核糖体

职能

压缩DNA链

组蛋白作为轴心,让DNA绕着它转。这使得真核生物的大型基因被打包,以适应细胞核内。压缩后的分子比未包装的分子短4万倍。

染色质调控

组蛋白发生了变化,改变了它们与DNA和核蛋白的相互作用。组蛋白/DNA相互作用的长期变化引起观遗传效应。修饰的组合被认为构成了一个密码,即所谓的组蛋白密码。组蛋白修饰作用于不同的生物过程,如基因调控DNA和染色体凝聚(丝分裂)。

实例

转录调控中组蛋白修饰的例子包括。


改造的类型

组蛋白

H3K4

H3K9

H3K14

H3K27

H3K79

H4K20

H2BK5

单甲基化

激活

激活

激活

激活

激活

激活

二甲基化

压制

压制

激活

三甲基化

激活

压制

压制

激活,
压制

压制

乙酰化

激活

激活

外侧的DNA在内部缠绕着组蛋白。从顶部通过螺旋轴看Zoom
外侧的DNA在内部缠绕着组蛋白。从顶部通过螺旋轴看

历史

组蛋白是在1884年由尔布雷希特-赛尔发现的。组蛋白 "这个词可以追溯到19世纪末,来自德语 "Histon",其来源不确定:也许来自希腊语histanaihistos。直到20世纪90年代初,组蛋白被认为只是核DNA的包装材料。在20世纪90年代初,组蛋白的调节功能被发现。

H5组蛋白的发现似乎可以追溯到1970年代。

跨物种保护

组蛋白存在于真核细胞细胞核中,也存在于某些古生代,即极乐世界,但不存在于细菌。组蛋白是真核生物中最高度保守的蛋白之一,这表明它们对细胞核的生物学至关重要。相比之下,成熟的精子细胞主要使用原氨酸来包装其基因组DNA,很可能是为了达到更高的包装率。

核心组蛋白是高度保守的蛋白质,也就是说,不同物种的组蛋白的氨基酸序列之间的差异非常小。链接组蛋白在一个物种内通常有不止一种形式,其保守程度也低于核心组蛋白。

问题和答案

问:什么是组蛋白?
答:组蛋白是真核细胞核中的蛋白质,它将 DNA 包装成称为核小体的结构单元。

问:组蛋白的功能是什么?
答:组蛋白的功能是作为 DNA 的绕线轴,将 DNA 包装成核糖体,并在基因调控中发挥作用。

问:没有组蛋白会发生什么?
答:没有组蛋白,染色体中解开的 DNA 会很长。

问:每个人体细胞中有多少 DNA?
答:每个人体细胞约有 1.8 米长的 DNA。

问:每个人体细胞有多少染色质?
答:每个人体细胞约有 90 毫米的染色质。

问:有丝分裂过程中会发生什么?
答:在有丝分裂过程中,染色质被复制和浓缩,形成约 120 微米的染色体。

问:组蛋白在染色体中起什么作用?
答:组蛋白是染色质的主要蛋白质成分,是染色体的活性成分。

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