組織蛋白

title: 分类和组织蛋白变体.
content: 存在五个主要的组织蛋白家族: H1/H5,H2A,H2B,H3和H4 。组织蛋白H2A,H2B,H3和H4被称为核心组织蛋白(Core Histone),而组织蛋白H1/H5被称为连接组织蛋白(Linker Histone)。  在H2A、H2B、H3及H4这四种组织蛋白中的其中两种称为「核心组织蛋白」,并且集合成为八聚体的核小体核心颗粒。这种集合是将DNA的146对碱基对以1.65左手超螺旋形围在这个蛋白质线轴。连接组织蛋白H1将核小体核心颗粒与DNA的进入位点及E位点结合,因而可以将DNA紧扣在位,并且能容许形成更高层次的结构。最基本的形状为一个10纳米的纤维或一连串的珠子。这涉及将在每一个核小体之间约50对的DNA碱基对围在这些核小体上,这些DNA又称为连接DNA。较高层次的结构包括有30及100纳米的纤维,是在一般细胞内的结构。在减数分裂中,透过核小体与其他蛋白质的相互作用,合成染色体。合成的组织蛋白与DNA称为染色质。  核心组织蛋白是高度保守的蛋白质,意即组织蛋白在氨基酸序列中有着非常小的改变。连接组织蛋白通常有着多于一种的形状,对比核心组织蛋白是保守程度较低的。  在主要的组织蛋白类别中,亦存在一些异构体。它们有着相同的氨基酸序列及相似的核心结构,但却有着不同的特征。这些不同的组织蛋白通常带着染色质的特别功能,就如与H3相似的CenpA是唯一的组织蛋白与染色体的着丝点联合;H2A的异构体H2A.Z是与活性转录基因联合与涉及在异染色体的形成;另一个H2A异构体H2A.X以双链断裂与DNA结合,并进行DNA修复。
title: H1.
content: 组织蛋白H1有着一个中央球状结构域及长的C与N端尾巴,能将小珠子串结构围成30纳米大小的螺线管结构。对比其他种类的组织蛋白,H1的数量只为其他的一半。这是因为它不是构成核小体部分,而只是将DNA及核小体紧扣在一起。H1亦有着它的异构体,称为组织蛋白H5。
title: H2A、H2B及H4.
content: 组织蛋白H2A、H2B及H4同样有着一个主要的球状结构域与长的N端尾巴,是组成小珠子串结构内的核小体的重要单元。
title: H3.
content: 与组织蛋白H2A及H2B类似,组织蛋白H3有着一个主要的球状结构域与长的N端尾巴,是组成小珠子串结构内的核小体的重要原素。它的N端尾巴从球状核小体核心伸出,能进行多种影响细胞运作的表观遗传修饰。这些修饰包括将甲基及乙酰基共价附着于离氨酸或精氨酸,及丝氨酸或羟丁氨酸的磷酸化。离氨酸9的甲基化涉及基因沉默及在DNA内形成相对较不活跃的异染色质。组织蛋白H3的乙酰基化会在组织蛋白尾巴内不同的离氨酸位置出现,并且由组织蛋白乙酰转移酶(HAT)所催化。离氨酸14的乙酰基化在基因中很普遍,亦会转录成为核糖核酸(RNA)。  以下是人类组蛋白的列表:
title: 结构.
content: 核小体核心颗粒是由两个H2A-H2B二聚物及两个H3-H4二聚物结合而成,形成两半接近对称的蛋白质三级结构(2阶旋转对称,即1个高分子是另一个的镜像)。H2A-H2B及H3-H4二聚物本身亦呈现伪双向对称。  这四个核心组织蛋白(H2A、H2B、H3及H4)是在结构上相似及在进化中高度保存的,所有均有着一个「螺旋缠绕螺旋缠绕螺旋」的形状,可以容许简单的二聚化。它们在氨基酸结构上都有着一条长的尾巴,让转录后修饰的进行。  总括来说,组织蛋白与DNA有着五种的相互作用:  组织蛋白最重要的基本性质,除了是协助与DNA的相互作用外,就是它的水溶性。  组织蛋白的转译后修饰会先在它的N端尾巴开始,再而在其球状结构域进行。这种修饰包括有甲基化、瓜氨化、乙醯化、磷酸化、小泛素相关修饰蛋白、泛素化及二磷酸腺苷核糖基化。这些影响着组织蛋白在基因调控的功能。  一般来说,活性的基因较少与组织蛋白联系,但非活性的基因会在间期中与组织蛋白联合。组织蛋白的结构在进化上保存,这是因为任何有害的突变会造成严重的不适应性。
title: 历史.
content: 于1884年,艾布瑞契·科塞尔首先发现组织蛋白。直至1990年代早期,组织蛋白才被更多认识,并非纯粹细胞核的惰性填充料,这部分基于马克·普塔什尼(Mark Ptashne)等人的模型,他们认为转录是被蛋白质-DNA和蛋白质-蛋白质相互作用在很大程度上被激活裸DNA模板,就像细菌一样。及后它的调控功能才被发现。  在1980年代,Yahli Lorch和罗杰·科恩伯格(Roger Kornberg)表明,核心启动子上的核小体体外阻止了转录的启动,迈克尔·格伦斯坦(Michael Grunstein)证明组蛋白在体内抑制转录,导致核小体为 一般基因阻遏物。
title: 功能.
title: 填充蛋白质.
content: 组织蛋白作为DNA缠绕的线轴。 这使得能够在细胞核内将真核细胞的大型的基因组所必需的压实物:压实的分子比未压实的分子短40,000倍。
title: 染色质调控.
content: 组织蛋白进行翻译后修饰,以更改它与DNA及其他核蛋白的相互作用。组织蛋白H3及H4有着核小体伸出的长尾巴,能够在不同的地方进行共价修饰。这种修饰包括有甲基化、瓜氨化、乙酰基化、磷酸化、小泛素相关修饰化、泛素化及二磷酸腺苷核糖基化。组织蛋白核心(即H2A及H3)亦可以作出修饰。修饰的组合可以组成编码,成为组织蛋白编码。组织蛋白修饰在不同的生物过程起着作用,包括基因表观调控、DNA修复、有丝分裂及减数分裂 。  组织蛋白修饰的命名是:  举例来说,H3K4Me就代表组织蛋白H3从N端开始起计第4个赖氨酸的甲基化。

Summary: 组织蛋白(英语:histone)是真核生物体细胞染色质与原核细胞中的碱性蛋白质,和DNA共同组成核小体结构。它们是染色质的主要蛋白质组分,作为DNA缠绕的线轴,并在基因表达调控中发挥作用,但是原核细胞组蛋白对基因调控的作用非常微弱。没有组织蛋白,染色体中未缠绕的DNA将非常长(人类DNA中的长宽比超过1000万比1)。例如,每个人类二倍体细胞(含有23对染色体)具有约1.8米长的DNA,但是在组织蛋白上缠绕它具有大约90微米(0.09毫米)的染色质,当在有丝分裂期间复制和浓缩时,其导致约120微米的染色体。

Histone: Les histones sont des protéines localisées dans le noyau des cellules eucaryotes et dans les archées. Elles sont les principaux constituants protéiques des chromosomes. Elles sont en effet étroitement associées à l’ADN dont elles permettent la compaction, cette action forme des structures appelées nucléosomes : l'ADN est enroulé autour des histones comme du fil autour d'une bobine. Les histones sont très riches en acides aminés basiques (lysine et arginine), dont la charge positive à pH physiologique permet une interaction forte avec les groupements phosphate de l'ADN qui portent des charges négatives.