染色质

细胞生物学的染色质结构：染色质DNA：DNA二级结构构型：两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构；染色质蛋白；核小体：染色质组装的基本结构单位。

染色质

染色质DNA

基因组DNA类型

蛋白编码序列

编码rRNA、tRNA、snRNA和蛋白的串联重复序列

含有重复序列的DNA

未分类的间隔DNA

DNA二级结构构型：两条多核苷酸链反向平行盘绕所生成的双螺旋结构

B型DNA(右手双螺旋），经典的Watson-Crick结构

A型DNA（B⭐DNA变构形式，右手双螺旋）

Z型DNA（B型DNA变构形式，左手螺旋）

染色质蛋白

组蛋白：与DNA结合没有序列特异性

属碱性蛋白质，富含带正电荷的Arg和Lys等碱性氨基酸，可以和酸性DNA紧密结合，一般不要求特殊核苷酸序列

核小体组蛋白

H2A、H2B、H3和H4

没有种属及组织特异性，进化上十分保守

H1组蛋白

有一定的种属和组织特异性

非组蛋白：与特定DNA序列或组蛋白相结合

序列特异性DNA结合蛋白

特性

多样性

识别DNA具有特异性

具有功能多样性

核小体：染色质组装的基本结构单位

染色质结构的“串珠”模型

核小体发现

透射电镜显示串珠状11nm的核小体结构

非特异性微球箘核酸酶消化染色质，DNA被降解 成约200bp的片段

X射线晶体衍射揭示核小体三维结构

SV40微小染色体分析

核小体的结构

包括200bp左右的DNA超螺旋和一个组蛋白八聚体以及一个分子的组蛋白H1

组蛋白八聚体构成核小体的盘状核心颗粒，由4个异二聚体组成，包括两个H2A·H2B和两个H3·H4

146/147bp:盘绕组蛋白八聚体1.75圈

166/167bp:组蛋白H1结合额外20bpDNA，锁住核小体DNA的进出端，稳定核小体

200bp

Linker DNA:相邻核小体之间，典型长度为60bp,不同物种变化值为0-80bp不等

组蛋白与DNA之间的相互作用主要是结构性的，基本不依赖于核苷酸的特异序列

核小体沿DNA的定位受不同因素的影响

非组蛋白与DNA特异性位点的结合，可影响邻近核小体的相位

富含AT的DNA片段优先存在于DNA双螺旋的小沟，而富含GC的DNA片段优先存在于DNA双螺旋的大沟

染色质组装

染色质组装的前期过程

裸露DNA组装直径30nm螺线管

H3·H4两个异二聚体结合

两个H2A·H2B异二聚体加入

组蛋白乙酰化，H1组蛋白结合伴随着核小体折叠

6个核小体组成一个螺旋或由其他组装方式形成一个螺旋管结构

进一步折叠事件使染色质在核中形成确定的结构

染色质组装的多级螺旋模型

一级结构：核小体

二级结构：螺旋管

三级结构：超螺线管

四级结构：染色单体

染色质组装的放射环结构模型

电镜：非组蛋白构成染色体骨架和与骨架相连的无数DNA侧环

染色体的骨架一放射环结构模型：30nm的染色线折叠成环，沿染色体纵轴，由中央向四周伸出，构成放射环

染色质类型

常染色质与异染色质

常染色质：间期细胞核内染色质纤维折叠压缩程度低，相对处于伸展状态，用碱性染料染色时着色浅

异染色质：间期细胞核中染色质纤维折叠压缩程度高，处于聚缩状态，用碱性染料染色时着色深

结构异染色质或组成型异染色质：整个细胞周期处于聚缩状态，没有较大变化；在中期染色体上多定位着丝粒区、端粒、次缢痕等；由相对简单、高度重复的DNA序列构成；具有显著的遗传惰性；为晚复制、早聚缩

兼性异染色质：在某些细胞类型或一定的发育阶段，原来的常染色质聚缩，并丧失基因转录活性，变为一染色质；巴氏小体

常染色质与异染色质的转变

异染色质或常染色质之间随着发育时期或细胞周期的变化可能相互转化

异染色质与常染色质之间的转变常常需要伴随着一些组蛋白与DNA修饰

活性染色质与非活性染色质

活性染色质

具有转录活性

具有疏松的染色质结构

非活性染色质

没有转录活性