常染色质是真核染色体的一部分,由轻度填充的染色质组成,并包含许多生物基因组的大多数编码基因序列。
真核染色体的这一区域与转录活性区域相关,这就是为什么它对于生物体细胞非常重要的原因。在不分裂的细胞中清晰可见,因为它在浓缩或压实时变成异染色质,是有丝分裂和/或减数分裂细胞分裂之前的一个步骤。
染色质可以通过转录机器获得(来源:史文强,来自维基共享资源)
因此,常染色质是染色质的两种类型的结构组织之一,第二种是异染色质,可以是兼性的或本构的。
结构体
常染色质的结构可以与许多教科书中的染色质结构完全相同地描述,因为后者与异染色质之间的少数差异之一是DNA +蛋白链的紧缩或缩合水平。
染色质
在细胞核中发现了真核生物的DNA,与大量蛋白质密切相关。在这些蛋白质中,有一些非常重要的组蛋白,它负责“组织”和浓缩染色体DNA链,使这些大分子在如此小的空间中“进入”并控制基因的表达。
每个真核染色体均由单链DNA和大量组蛋白组成。这些结构是动态的,因为它们的紧实度不仅取决于细胞转录的需要,而且取决于细胞周期的时刻和一些环境信号而改变。
染色质紧实度的改变以一种或另一种方式影响基因表达的水平(在某些区域比在其他区域更多),因此它对应于信息的表观遗传调控水平。
组蛋白可使每个染色体的DNA链长度缩短近50倍,这在细胞分裂过程中尤为重要,因为染色质紧实可确保子细胞之间染色体的正确分离。
组蛋白八聚体
真核染色体的DNA分子包裹在由8个组蛋白:H2A,H2B,H3和H4组成的“圆柱形”结构周围。八聚体核由H2A和H2B的两个二聚体以及H3和H4蛋白的四聚体组成。
组蛋白是碱性蛋白质,因为它们具有大量带正电荷的氨基酸残基,例如赖氨酸和精氨酸。这些正电荷与DNA分子的负电荷发生静电相互作用,从而促进其与蛋白质核的结合。
每个组蛋白八聚体缠绕约146个碱基对,形成所谓的核小体。染色质由连续的核小体组成,它们由一小段DNA和称为H1的组蛋白桥接或连接蛋白连接在一起。这种配置使DNA的长度相对于初始长度减少了约7倍。
组蛋白还具有从核小体突出的氨基酸“尾巴”,并可以进行共价修饰,从而可以修饰染色质的紧实度(紧密度还受到DNA的共价修饰的影响,例如,细胞因子甲基化,这有助于压实)。
根据每个细胞的生命时间,由核小体组成的链可以进一步压缩,形成称为“ 30 nm纤维”的纤维结构,这将使DNA分子的长度再缩短7倍。
这种30 nm的光纤可以以放射状环的形式组织在纤芯内部。这些环的特征在于具有转录活性基因,并对应于常染色质。
常染色质和异染色质
常染色质和异染色质是染色质组织的两种类型。异染色质是染色体中最紧密或最闭合的部分。其特征在于低乙酰化和高甲基化的生化标记(在高级真核生物中,组蛋白H3残基9的甲基化)。
与异染色质相关的是转录沉默基因组区域,重复序列区域以及侵入的转座因子和逆转座子的“研究”区域,仅举几例。
染色质在细胞核中的组织(来源:Sha,K.和Boyer,LA多能细胞的染色质签名(2009年5月31日),StemBook,编辑,干细胞研究社区,StemBook,doi / 10.3824 / stembook。 1.45.1,http://www.stembook.org。通过Wikimedia Commons)
异染色质组成染色体的端粒和着丝粒区域,它们在功能上对于保护这些结构的末端以及在细胞分裂过程中正确分离具有重要作用。
另外,根据细胞的转录需要,染色质的一部分可以在一次异染色质,而在另一次释放这种紧密性。
相反,常染色质的特征在于高乙酰化和低甲基化,更具体地,其特征在于组蛋白H3和H4的赖氨酸残基4上的乙酰基“标签”。
它对应于染色质的“较弱”区域,通常代表转录活性最高的部分,即,编码基因数量最多的部分。
常染色质的功能
当细胞不分裂时,即染色体既不浓缩也不表现出特征形状时,常染色质在细胞核内非常丰富。
鉴于染色质的这一部分包含最多数量的转录活性基因,常染色质在发育以及代谢,生理和细胞固有的重要生物学过程的调节中具有重要功能。
为什么?
因为“活性”基因编码执行细胞所有代谢和生理过程所需的所有蛋白质和酶。
那些不编码蛋白质但从转录角度来看也是有活性的基因通常具有调节功能,即它们编码小RNA分子,转录因子,核糖体RNA等。
因此,转录过程的调节还取决于常染色质中所含的信息,以及与细胞分裂和生长有关的过程的调节。
参考文献
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