常染色质和异染色质

染色质存在于一个连续统一体中，从松散堆积、富含基因的常染色质（基因可随时转录）到致密压实的异染色质（通常在转录上是沉默的）。这种可及和不可及染色质之间的划分是基因组的基本组织原则，也是细胞开启或关闭基因的关键机制。

Definition

常染色质是松散堆积、通常具有转录活性的染色质形式，而异染色质是致密压实、通常受到转录抑制的形式；两者代表了可及性谱系的两端，并通过特征性的组蛋白修饰和相关蛋白质进行区分。

Scope

本主题涵盖常染色质和异染色质的区别、组成型和兼性异染色质的类型、建立和维持每种状态的组蛋白修饰和蛋白质，以及这些区室如何组织细胞核。这是一篇关于染色质状态的参考条目，不提供临床指导。

Core questions

• 常染色质和异染色质在结构和功能上有何区别？
• 异染色质状态是如何建立、传播和遗传的？
• 这些染色质区室如何在细胞核内组织基因活性？

Key concepts

• 常染色质（开放、活跃）
• 异染色质（致密、抑制）
• 组成型异染色质与兼性异染色质
• H3K9甲基化和HP1
• 多梳蛋白抑制和H3K27甲基化
• 核纤层相关结构域

Key theories

染色质状态的组蛋白密码基础

组蛋白修饰的不同组合标记常染色质和异染色质，并招募执行每种状态的阅读蛋白；例如，H3K9甲基化为HP1创建结合位点，从而在组蛋白密码框架内启动和传播异染色质。

Mechanisms

常染色质以与活性相关的修饰为标志，例如组蛋白乙酰化和H3K4甲基化，并且相对容易被转录机器接近。异染色质由抑制性修饰建立：组成型异染色质存在于着丝粒和端粒处，其特征是组蛋白H3赖氨酸9的甲基化，这会招募HP1蛋白，从而压实染色质并能沿染色体传播沉默状态。兼性异染色质以细胞类型特异性方式使基因沉默，与多梳蛋白介导的H3赖氨酸27甲基化相关；阅读器-写入器反馈（例如涉及EED亚基的反馈）允许抑制性标记传播和遗传。在核尺度上，许多异染色质通过核纤层相关结构域（lamina-associated domains）锚定在核纤层上，有助于活性和沉默区室的空间分离。

Clinical relevance

常染色质和异染色质之间的平衡是发育过程中稳定基因沉默和X染色体失活的基础，其失调在癌症和基因组稳定性疾病中得到研究。本条目描述染色质状态及其调控以供参考，不提供诊断或治疗指导。

History

异染色质和常染色质之间的细胞学区分可追溯到20世纪早期的显微镜研究，当时Emil Heitz描述了在整个细胞周期中保持凝缩的染色体区域。分子理解在2001年左右取得了显著进展，当时H3赖氨酸9的甲基化被证明可以为HP1创建结合平台，将特定的组蛋白修饰与异染色质形成联系起来，并且组蛋白密码假说为修饰模式如何指定染色质状态提供了框架。全基因组测序后来定义了染色质结构域及其与核纤层的附着。

Key figures

• Thomas Jenuwein
• C. David Allis
• Shiv Grewal
• Bas van Steensel

Seminal works

• lachner-2001
• jenuwein-2001
• grewal-2007

Frequently asked questions

常染色质和异染色质有什么区别？

常染色质松散堆积，通常允许基因转录，而异染色质致密压实，通常使基因沉默；它们代表了染色质谱系中可及和不可及的两端。

组成型异染色质和兼性异染色质有什么区别？

组成型异染色质在所有细胞中都永久凝缩在着丝粒和端粒等固定区域，而兼性异染色质以细胞类型或发育阶段特异性方式使特定基因沉默，并且原则上可以逆转。