核小体和组蛋白八聚体

核小体是染色质的基本重复单位：一段短的DNA序列，围绕着由八个组蛋白组成的组蛋白八聚体核心，缠绕了近两圈。这种颗粒既能压缩基因组，又能对哪些DNA序列可及进行第一层调控。它是理解所有染色质生物学的结构起点。

Definition

核小体是染色质的基本单位，由大约147个碱基对的DNA缠绕在一个组蛋白八聚体上组成，该八聚体由核心组蛋白H2A、H2B、H3和H4各两个拷贝构成。

Scope

本主题涵盖了核小体核心颗粒及其中心的组蛋白八聚体的组成和结构。它涉及核心组蛋白、DNA围绕八聚体的路径、组蛋白尾巴的作用，以及这个基本单位如何与基因组的可及性和高级包装相关。这是一个关于分子结构的参考条目，不提供临床指导。

Core questions

• 组蛋白八聚体由哪些蛋白质组成，DNA是如何围绕它排列的？
• DNA缠绕成核小体是如何同时压缩基因组并限制其可及性的？
• 从八聚体伸出的组蛋白尾巴如何将结构与调控联系起来？

Key concepts

• 核心组蛋白 (H2A, H2B, H3, H4)
• 组蛋白八聚体
• 核小体核心颗粒 (~147 bp)
• 组蛋白尾巴
• 连接DNA和连接组蛋白H1
• DNA缠绕和超螺旋圈

Key theories

染色质的重复核小体单元

Kornberg提出染色质由组蛋白和DNA的规则重复单元构成；这一见解将核小体确定为基因组包装的基本颗粒，后来在原子分辨率上得到证实。

Mechanisms

一个八聚体由一个H3-H4四聚体和两侧的两个H2A-H2B二聚体组装而成。大约147个碱基对的DNA以约1.65个左手超螺旋圈缠绕在这个蛋白质核心周围，并沿DNA小沟以规则间隔接触。Luger及其同事解析的晶体结构显示了这些接触的精确位置以及柔性N端组蛋白尾巴的轨迹，这些尾巴从颗粒中伸出，作为化学修饰的位点。连接DNA连接相邻的核小体，连接组蛋白H1结合在进入和退出点以稳定高级折叠。由于结合在八聚体表面的DNA部分被遮蔽，核小体形成固有地限制了对调控序列的访问，而不稳定或重新定位核小体是改变基因活性的主要途径。

Clinical relevance

核小体是染色质修饰和重塑作用的底物，因此其组成和稳定性是理解发育和疾病中表观遗传调控的基础。组蛋白变体和核小体稳定性改变等变异是活跃研究的领域。本条目描述的是分子结构，不作为诊断或治疗的依据。

History

在20世纪70年代中期之前，DNA与组蛋白的组织方式尚不清楚。Kornberg在1974年提出的重复组蛋白-DNA单元建立了核小体模型。在接下来的二十年里，生化和结构研究完善了这一图景，最终在1997年获得了核小体核心颗粒的高分辨率晶体结构，提供了DNA和组蛋白八聚体如何相互作用的原子视图。

Key figures

• Roger Kornberg
• Karolin Luger
• Timothy Richmond
• Steven Henikoff

Seminal works

• kornberg-1974
• luger-1997

Frequently asked questions

一个核小体核心中有多少个组蛋白？

八个：四个核心组蛋白H2A、H2B、H3和H4各两个拷贝，共同形成DNA缠绕其上的组蛋白八聚体。

一个核小体缠绕了多少DNA？

在核小体核心颗粒中，大约147个碱基对的DNA围绕组蛋白八聚体缠绕约1.65圈，此外还有连接DNA将一个核小体连接到下一个。