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什么是組蛋白?組蛋白的功能是什么?
  • 發(fā)布日期:2022-11-08      瀏覽次數(shù):2551
    • 組蛋白(histone)是真核生物體細(xì)胞染色質(zhì)與原核細(xì)胞中的堿性蛋白質(zhì),和DNA共同組成核小體結(jié)構(gòu)。它們是染色質(zhì)的主要蛋白質(zhì)組分,作為DNA纏繞的線軸,并在基因調(diào)控中發(fā)揮作用,但是原核細(xì)胞組蛋白對基因調(diào)控的作用非常微弱。沒有組蛋白,染色體中未纏繞的DNA將非常長(人類DNA中的長寬比超過1000萬比1)。例如,每個人類二倍體細(xì)胞(含有23對染色體)具有約1.8米長的DNA,但是在組織蛋白上纏繞它具有約90微米(0.09毫米)的染色質(zhì),當(dāng)在有絲分裂期間復(fù)制和濃縮時,其導(dǎo)致約120微米的染色體。

      組蛋白(histone)是指所有真核生物的細(xì)胞核中,與DNA結(jié)合存在的堿性蛋白質(zhì)的總稱。其分子量約10000~20000Kda。
      真核生物體細(xì)胞染色質(zhì)中的堿性蛋白質(zhì),含精氨酸和賴氨酸等堿性氨基酸特別多,二者加起來約為所有氨基酸殘基的1/4。組蛋白與帶負(fù)電荷的雙螺旋DNA結(jié)合成DNA-組蛋白復(fù)合物。因氨基酸成分和分子量不同,主要分成5類。
      組蛋白的甲基化修飾主要是由一類含有SET結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)來執(zhí)行的,組蛋白甲基化修飾參與異染色質(zhì)形成、基因印記、X染色體失活和轉(zhuǎn)錄調(diào)控等多種主要生理功能,組蛋白的修飾作用是表觀遺傳學(xué)研究的一個重要領(lǐng)域。組蛋白甲基化的異常與腫瘤發(fā)生等多種人類疾病相關(guān),可以特異性地激活或者抑制基因的轉(zhuǎn)錄活性。研究發(fā)現(xiàn),組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶的作用對象不僅僅限于組蛋白,某些非組蛋白也可以被組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶甲基化,這將為探明細(xì)胞內(nèi)部基因轉(zhuǎn)錄、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、甚至個體的發(fā)育和分化機(jī)制提供更廣闊的空間。

      組蛋白的基因非常保守。親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的種屬中,四種組蛋白(H2A、H2B、H3、H4)氨基酸序列都非常相似,如海膽組織H3的氨基酸序列與來自小牛胸腺的H3的氨基酸序列間只有一個氨基酸的差異,小牛胸腺的H3的氨基酸序列與豌豆的H3也只有4個氨基酸不同。不同生物的H1序列變化較大,在某些組織中,H1被特殊的組蛋白所取代。如成熟的魚類和鳥類的紅細(xì)胞中H1則被H5所取代,精細(xì)胞中則由精蛋白代替組蛋白。染色質(zhì)中的組蛋白與DNA的含量之比為1:1。
      真核生物細(xì)胞核中組蛋白的含量約為每克DNA 1克,大部分真核生物中有5種組蛋白,兩棲類、魚類和鳥類還有H5以替代或補(bǔ)充H1。染色質(zhì)是由許多核小體組成的,H2A,H2B,H3和H4各2個分子構(gòu)成的8聚體是核小體的核心部分,H1的作用是與線性 DNA結(jié)合以幫助后者形成高級結(jié)構(gòu)。組蛋白是已知蛋白質(zhì)中最保守的,例如,人類和豌豆的H4氨基酸序列只有兩個不同,人類和酵母的H4氨基酸序列也只有8個不同,這說明H4的氨基酸序列在約10^9年間幾乎是恒定的。

      功能:
      填充蛋白質(zhì)
      組蛋白作為DNA纏繞的線軸。 這使得能夠在細(xì)胞核內(nèi)將真核細(xì)胞的大型的基因組所必需的壓實物:壓實的分子比未壓實的分子短40,000倍。

      染色質(zhì)調(diào)控
      組織蛋白進(jìn)行翻譯后修飾,以更改它與DNA及其他核蛋白的相互作用。組織蛋白H3及H4有著核小體伸出的長尾巴,能夠在不同的地方進(jìn)行共價修飾。這種修飾包括有甲基化、瓜氨化、乙?;⒘姿峄?、小泛素相關(guān)修飾化、泛素化及二磷酸腺苷核糖基化。組織蛋白核心(即H2A及H3)亦可以作出修飾。修飾的組合可以組成編碼,成為組織蛋白編碼。組織蛋白修飾在不同的生物過程起著作用,包括基因表觀調(diào)控、DNA修復(fù)、有絲分裂及減數(shù)分裂。

      組織蛋白修飾的命名是:
      先以組蛋白名稱開始,如H3;單一字母的氨基酸簡稱,如K代表賴氨酸,及在蛋白質(zhì)的位置;及修飾的種類,Me即甲基化、P即磷酸化、Ac即乙酰化及Ub即泛素化。

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