染色质（Chromatin）

染色质的概念及化学组成

<aside> 🍅 染色质（chromatin）：指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构，是间期细胞遗传物质存在的形式。

</aside>

染色质DNA

染色质蛋白质

分类Ⅰ——常染色质、异染色质

[ ] 常染色质（euchromatin）

◆ 概念：指间期核内染色质纤维折叠压缩程度低，处于伸展状态（典型包装率750倍），用碱性染料染色时着色浅的那些染色质；

◆ DNA包装比约为1000～2000分之一； ◆ 单一序列DNA和中度重复序列DNA（如：组蛋白基因和tRNA基因）； ◆ 并非所有基因都具有转录活性，常染色质状态只是基因转录的必要条件而非充分条件。
[ ] 异染色质（heterochromatin）

◆ 概念：指间期细胞核中，折叠压缩程度高，处于聚缩状态的染色质组分（约10%），这种现象称为异固缩（heteropythosis）。碱性染料染色时着色较深的染色质组分——没有转录活性

◆ 类型：
- 结构异染色质/ 组成性异染色质（constitutive heterochromatin）
- 兼性异染色质（facultative heterochromatin）

分类Ⅱ——活性染色质、惰性染色质

[ ] 活性染色质是具有转录活性的染色质，活性染色质的核小体发生构象改变，具有疏松的染色质结构，从而便于转录调控因子与顺式调控元件结合及RNA 聚合酶在转录模板上滑动。
[ ] 非活性染色质是没有转录活性的染色质。
[ ] 活性染色质的主要特征
- 活性染色质具有DNase I超敏感位点（DNase I hypersensitive site，DHS）：染色质上无核小体的DNA片段，通常位于5‘-启动子区，长度几百bp。
- 染色质活性基因DNase I敏感性的检测
- 活性染色质在生化上具有特殊性
1. 活性染色质很少有组蛋白H1与其结合；
2. 活性染色质的组蛋白乙酰化程度高；
3. 活性染色质的核小体组蛋白H2B很少被磷酸化；
4. 活性染色质中核小体组蛋白H2A在许多物种很少有变异形式；
5. HMG14和HMG17只存在于活性染色质中。

染色质的基本结构单位——核小体（nucleosome）

[ ] 主要实验证据
- 铺展染色质的电镜观察：未经处理的染色质自然结构为30 nm的纤丝，经盐溶液处理后解聚的染色质呈现10 nm串珠状结构；
- 用非特异性微球菌核酸酶消化染色质，部分酶解片段分析结果
- 应用X射线衍射、中子散射和电镜三维重建技术研究
- SV40微小染色体（minichromosome）分析与电镜观察
[ ] 核小体结构要点

染色质的基本结构单位——核小体，由核心颗粒（core particle）和连接区DNA（linker DNA）二部分组成，在电镜下可见其成捻珠状，前者包括组蛋白H2A，H2B，H3和H4各两分子构成的致密八聚体（又称核心组蛋白），以及缠绕其上一又1.75圈长度为146bp的DNA链；后者包括两相邻核心颗粒间约60bp（典型长度60 bp，不同物种变化值为0～80 bp）的连接DNA和位于连接区DNA上的组蛋白H1（锁住核小体DNA的进出端，稳定核小体），连接区使染色质纤维获得弹性
- ————DNA超螺旋、组蛋白八聚体、H1组蛋白
- 实验表明，核小体具有自组装（self-assemble）的性质。
- Covalent modification of histone tail 组蛋白尾部的共价修饰
- 核小体沿DNA的定位受不同因素的影响，进而通过核小体相位改变影响基因表达
- Nucleosomes have a dynamic structure
- 核酸酶超敏位点（nuclease-supersensitivesite）
- 核小体与DNA的复制
- 核小体与DNA的转录
核小体的核心是组蛋白八聚体，其中H3组蛋白和H4组蛋白各2分子缔合成四聚体位于中间，由H2A组蛋白和H2B组蛋白各2分子形成的2个二聚体分别排在四聚体的两侧。

染色质包装的结构模型

[ ] 染色质包装的多级螺旋模型（multiple coiling model）
- [ ] DNA —>核小体 —>螺线管 —>超螺线管 —>染色单体
- 一级结构：核小体（DNA和组蛋白）
- 二级结构：螺线管（solenoid）
  - 螺线管（30 nm纤维）
  - H1组蛋白介导了30 nm螺线管的形成
- 三级结构：超螺线管（supersolenoid）
  - 螺旋环
- 四级结构：染色单体（chromatid）
- Scaffold radial loop structure model

Untitled