核小体定位与动态

核小体并非随机分布于基因组中：其精确位置以及未被核小体占据的区域，决定了哪些调控序列是可接近的。核小体定位及其动态变化是基因调控的主要决定因素，而核小体在基因组上的位置图谱已成为读取染色质可及性的标准方法。

Definition

核小体定位是指核小体相对于DNA序列和彼此之间的位置；它与核小体的动态组装、重新定位和去稳定化共同调控调控性DNA的局部可及性。

Scope

本主题涵盖决定核小体沿DNA排列的因素、活跃启动子处特征性的核小体缺失区域、核小体组装、移动和去稳定化的动态过程，以及用于绘制定位和可及性图谱的基因组方法。这是一篇关于染色质组织结构的参考条目，不构成临床指导。

Core questions

• 什么决定了核小体在基因组上的位置？
• 为什么活跃的启动子通常两侧是排列有序的核小体和一个核小体缺失区域？
• 如何对全基因组范围内的核小体定位进行测量，它揭示了哪些关于可及性的信息？

Key concepts

• 核小体缺失区域 (NDR)
• 启动子核小体组织 (+1 核小体)
• 统计定位与序列导向定位
• 核小体相移和阵列
• 核小体周转和去稳定化
• MNase-seq 和 ATAC-seq 测序

Key theories

围绕固定屏障的统计定位

有序的核小体阵列通常是统计学上产生的，而非每个核小体都独立地由序列编码：固定的屏障（如结合的因子或核小体缺失的启动子区域）使相邻核小体按规律定位，这一模型得到了核小体位置全基因组图谱的支持。

Mechanisms

核小体定位受多种重叠因素影响：DNA序列固有的弯曲能力、转录因子和通用转录机制的结合、ATP依赖性重塑因子滑动和间隔核小体的作用，以及由这些固定元件设定的边界。活跃的启动子通常在转录起始位点上游显示一个核小体缺失区域，两侧是定位良好的核小体，其中所谓的+1核小体标志着有序下游阵列的开始。这些位置是动态的：核小体在复制过程中持续组装，在转录过程中去稳定化或被移除，并通过重塑因子重新定位，而调控区域的快速周转使其保持可及性。通过微球菌核酸酶消化染色质或通过基于转座酶的ATAC-seq分析开放染色质生成的全基因组图谱，揭示了这些位置和可及性景观。

Clinical relevance

核小体定位和可及性分析为人类细胞类型中调控元件的图谱提供了基础，并广泛用于研究健康组织和病变组织之间基因调控的差异。本条目描述了核小体的组织和测量，仅供参考，不作为诊断或治疗的依据。

History

尽管单个定位良好的核小体在早期就已为人所知，但基因组规模的图谱绘制在2000年代中期改变了这一领域，当时酵母中的高分辨率调查定位了整个基因组中的核小体，并揭示了启动子周围的有序组织。综述将这些发现整合到统计和因子导向定位的模型中，而后来基于转座酶的ATAC-seq的发展使得开放染色质和核小体位置的分析变得快速且广泛适用。

Key figures

• B. Franklin Pugh
• Oliver Rando
• Steven Henikoff
• Jason Buenrostro

Seminal works

• yuan-2005
• jiang-2009

Frequently asked questions

什么是核小体缺失区域？

它是DNA的一段区域，通常位于活跃基因起始位点上游，大部分没有核小体，因此可供转录因子和转录机制接近。

如何测量全基因组范围内的核小体定位？

常用方法包括用微球菌核酸酶消化染色质以绘制受保护的核小体DNA图谱，或使用基于转座酶的ATAC-seq分析可接近的无核小体区域，两者都通过高通量测序进行读取。