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ヒストンはヌクレオソームにどのように関連していますか

二倍体のヒトゲノムは、核内の 23 本の染色体に密に詰め込まれた約 60 億の塩基対で構成されています。ヒストンは、DNA を微小空間にコンパクトにパッケージングするのに関与するタンパク質です。クロマチンは、結果として得られる DNA-タンパク質複合体です。クロマチンの基本的な繰り返し単位はヌクレオソームです。 ヌクレオソームは、ヒストンのコアに巻き付いた長さの DNA で構成されています .ヒストンはプラスに帯電したタンパク質で、DNA はマイナスに帯電しています。ヒストンコアは、H2A、H2B、H3、および H4 の 4 つのヒストンのうち 2 つが組み合わさったタンパク質オクタマーによって形成されます。各染色体は、DNA ストレッチによって相互接続された数千のヌクレオソームで構成されています。ヌクレオソームの構造は、クロマチンにビーズとストリングの外観を与えます。

対象となる主な分野

1.ヒストンとは
– 定義、タイプ、役割
2.ヒストンとヌクレオソームの関係
– ヌクレオソームの形成

重要な用語:クロマチン、クロマトソーム、DNA、ヒストン コア、リンカー DNA、ヌクレオソーム

ヒストンとは

ヒストンは、クロマチンに見られるタンパク質の基本的なタイプです。それらは小さく、正に荷電したタンパク質です。 H1、H2A、H2B、H3、H4 はヒストンの一種です。核内では、それらは DNA と結合しており、DNA をクロマチンに凝縮するのに役立ちます。すべてのタイプのヒストンが、DNA が巻き付くヒストン コアの形成に関与しています。ヒストン八量体の形成は 図 1 に示されています .

図 1:ヒストン コアの形成

ヒストンは、ユークロマチンとヘテロクロマチンとして知られる 2 種類のクロマチンを形成することにより、遺伝子調節において主要な役割を果たします。ユークロマチンには緩くパッケージ化された DNA が含まれています。したがって、高い発現率を示します。ただし、ヘテロクロマチンには密集した DNA が含まれています。したがって、ヘテロクロマチンの遺伝子はめったに発現しません。

ヒストンとヌクレオソームの関係

DNA は、糖-リン酸骨格にリン酸基が存在するため、負に帯電した分子です。したがって、正電荷を帯びたヒストンは、DNA と非常に緊密に結合することができます。 DNA の高度に凝縮された構造は、ヒストンタンパク質コアの周りに DNA が巻き付けられることによって形成されます。 図 2 は、ヒストン コアの周りに巻き付けられた DNA を示しています。 .

図 2:ヌクレオソーム

ヌクレオソーム クロマチンの基本的な構造および反復単位として機能し、ビーズをひも状に生成します。それは、ヒストンコアとそれに巻き付いた一連の DNA で構成されています。ヒストン8量体またはヒストンコアは、4種類のヒストンのうち、H2A、H2B、H3、およびH4の2つが結合して形成されます。 146 塩基対の長さの DNA ストレッチがヒストンを包み込み、ヌクレオソームを形成します。この DNA ストレッチは、ヒストン八量体の約 1.7 ターンをラップします。次に、H1 として知られる別の種類のヒストンがヒストン コアに結合し、さらに 20 塩基対の DNA が可能になります。これにより、ヒストンコアの周りに 2 つの完全なラウンドで DNA ストレッチがラップされます。この構造はクロマトソームとして知られています .したがって、166 塩基対の長さの DNA ストレッチがクロマトソームに巻き付いています。クロマトソームの構造は 図 3 に示されています .

図 3:クロマトソーム

すべての染色体は、リンカー DNA として知られる DNA ストレッチによって結合された何千ものヌクレオソームで構成されています。リンカー DNA は 20 塩基対で構成されています。これはヌクレオソームの長い鎖を形成し、顕微鏡下でビーズに刺すような構造を与えます.

DNA をヌクレオソームにパッケージングすると、DNA 鎖の長さが 7 分の 1 に短縮されます。形成されたクロマチン繊維の直径は 20 nm です。しかし、クロマチンはさらに 30 nm のファイバーに巻き取られ、高次構造を形成します。

結論

クロマチンは、互いに相互接続された一連のヌクレオソームで構成される DNA の凝縮構造です。ヌクレオソームはクロマチンの構造単位です。それは、ヒストンコアに巻き付いた一連の DNA で構成されています。ヒストンコアは、8 つのヒストンタンパク質で構成されています。したがって、ヒストンはヌクレオソームのコア構造です。

参照:

1.「DNAパッケージング:ヌクレオソームとクロマチン」。 ネイチャー ニュース 、Nature Publishing Group、こちらから入手できます。

画像提供:

1.「ヌクレオソーム構造」Richard Wheeler (Zephyris) 著 – 英語版ウィキペディア (CC BY-SA 3.0)、Commons Wikimedia 経由
) コモンズ ウィキメディア経由
3. 「ヌクレオソーム組織」 Darekk2 著 – 自身の作品 (CC BY-SA 3.0) コモンズ ウィキメディア経由

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