核小体的组成
核小体是染色质（体）的基本结构单位，由DNA和 组蛋白(histone）构成。由4种组蛋白H2A、H2B、 H3和H4， 每一种组蛋白各二个分子，形成一个组 蛋白八聚体，约200 bp的DNA分子盘绕在组蛋白八 聚体构成的核心结构外面，形成了一个核小体。
组蛋白与核小体
组蛋白与核小体
组蛋白修饰
组蛋白修饰
组蛋白修饰
组蛋白修饰
蛋白修饰种类
一． 组蛋白的乙酰化 二． 组蛋白的甲基化 三． 组蛋白的磷酸化 四． 组蛋白的泛素化 五． 组蛋白的SUMO化
一、组蛋白的乙酰化
乙酰化修饰是通过组蛋白乙酰化酶的催化作用实现 的。组蛋白乙酰化酶将乙酰CoA的乙酰基转移到组蛋 白N末端尾区内赖氨酸侧链的ԑ-氨基。
完整的中期染 色体
核小体
核小体是染色体的基本结 构单位，由DNA和组蛋白 (histone）构成，是染色 质（染色体）的基本结构 单位。
核小体由相对伸展的连接 DNA相连，形成串珠状 （称为一级结构）
核小体
二级结构是由一系列核小 体盘绕成螺旋并排列形成 30nm 纤维，在间期染色 质和有丝分裂染色体中都 可见到。
非组蛋白是指细胞核中组蛋白以外的酸性蛋白质。非组蛋 白不仅包括以DNA作为底物的酶，也包括作用于组蛋白的一 些酶, 如组蛋白甲基化酶。此外还包括DNA结合蛋白、组蛋 白结合蛋白和调节蛋白。由于非组蛋白常常与DNA或组蛋白 结合, 所以在染色质或染色体中也有非组蛋白的存在, 如染 色体骨架蛋白。
组蛋白的性质和分类
组蛋白的性质和分类
组蛋白(histones)是真核生物体细胞染色质中的碱性蛋白 质，富含精氨酸和赖氨酸等碱性氨基酸，精氨酸和赖氨酸 加起来约为所有氨基酸残基的1/40。
组蛋白和非组蛋白
染色体中组蛋白以外的蛋白质成分称非组蛋白(nonhistone proteins)。绝大部分非组蛋白呈酸性，因此也称酸性蛋白质 或剩余蛋白质。
染色质
指间期细胞内由DNA、组 蛋白、非组蛋白及少量 RNA组成的线性复合结构， 是间期细胞遗传物质存在 的形式。有常染色质和异 染色质之分。
常染色质：基因表达
活跃的区域，染色体结
构较为疏松
异染色质：基因表达
沉默的区域，染色体结构 致密
染色质重塑
Euchromatin: 常染色质； Heterochromatin: 异染色质 E->H或H->E称为染色质重
从组蛋白的球状域伸出的组蛋白N末端赖氨酸发生 的乙酰化修饰可以通过电荷中和的方式削弱组蛋白DNA或核小体核小体的相互作用，或引起构象的变化， 破坏稳定的核小体结构。
乙酰化修饰后的组蛋白也可以募集其他相关因子 (如转录复合物)进入到一个基因位点，从而影响转 录。
第四章 组蛋白修饰
DNA Packing
1. 如何将10,000 公里长的蚕 丝 ( 半 径 ~10-5 米)装入一个 篮 球中。
2. 蚕丝的体积： 3.14*10-3m3
3. 折叠、缠绕…
DNA双螺旋片段
形成染色质的 “串珠球”
核小体形成的 30nm染色质纤 丝
扩展的染色体 片段
中期染色体的 浓缩片段
核小体的功能
除了在细胞核里面给DNA之间的紧密结合提供支架之外，核小体对于 转录也有着很重要的调节作用，在转录启动的初期，核小体能阻止 RNA聚合酶接近细胞不需要的成长区域。当细胞的需求发生改变的时 候，染色质重组因子能改变核小体的部位以永续它们的接近。核小体 同时还是染色质边界的标志，通过调节它们中心组蛋白的N-末端能够 携带表型遗传信息。
组蛋白的性质和分类
4. 组蛋白是已知蛋白质中最保守的
核心组蛋白高度保守的原因可能有两个:其一是核 心组蛋白中绝大多数氨基酸都与DNA或其他组蛋白相 互作用，可置换而不引起致命变异的氨基酸残基很 少;其二是在所有的生物中与组蛋白相互作用的DNA 磷酸二脂骨架都是一样的。
组蛋白
为了查找不同物种的组蛋白序列以及结构信息，可以访问 组蛋白序列数据库(http://genome. nhgri. nih. gov/histones/)
1. 因为组蛋白富含带正电荷的碱性氨基酸，所以能 够同DNA中带负电荷的磷酸基团相互作用，形成 DNA组蛋白复合物。
2. 组蛋白是一类小分子碱性蛋白质。
组蛋白的性质和分类
3. 有五种类型：H1 、H2A 、H2B 、H3 、H4、
组蛋白的性质和分类
H1属于另一类组蛋白，它不参加核小体的组建，在构成核 小体时起连接作用，并赋予染色质以极性。H1有一定的组织 和种属特异性。H1的相对分子质量较大，在进化上也较不保 守，由200多个氨基酸残基组成。不同生物的HI序列变化较 大。在某些组织中，H1被特殊的组蛋白所取代。如成熟的鱼 类和鸟类的红细胞中H1被H5所取代，精细胞中则由精蛋白代 替。
每个核小体单位包括200bp 左右的DNA超螺旋和一个组 蛋白八聚体及一个分子H1； 组蛋白八聚体构成核小体 的盘状核心结构；146bp的 DNA分子超螺旋盘绕组蛋白 八聚体1.75圈,组蛋白H1在 核心颗粒外结合额外20bp DNA，锁住核小体DNA的进 出端，起稳定核小体的作 用。每个核小体DNA 和组 蛋白的含量(包括H1 在内) 大致相等。
3 0 n m 的 纤 维 状 结 构 中 的 |←二级结构→|← 一级结构 →| DNA的压缩包装比约为40。 纤丝本身再进一步压缩后， 成为常染色质的状态时， DNA的压缩包装比约为 1000。有丝分裂时染色质 进一步压缩为染色体，压 缩包装比高达8400，即只 有伸展状态时长度的万分 之一。
塑 (Chromatin Remodeling) 分子机理：DNA甲基化， 组蛋白修饰，依赖于ATP的
染色质重塑复合物的协同作 用。
组蛋白修饰
每个核心组蛋白都有两个结构域:
组蛋白的球形折叠区：与组蛋白间相互作用及缠 绕DNA有关
氨基末端(N末端)结构域：位于核小体的球形核心 结构以外(伸出核小体)，可同其他调节蛋白和DNA 发生相互作用，并且可以发挥"信号位点"的作用， 这些位点常被组蛋白乙酰转移酶、组蛋白甲基转 移酶和组蛋白磷酸转移酶等作用，发生各种共价 修饰。