ヒストンタンパク質はDNAのコイリングにどのように役立ちますか

生物の遺伝物質は、数十億のDNAの塩基対で構成されています。それは、核内の密なパッケージングのために染色体に配置されています。染色体はタンパク質に関連するDNAで構成されており、クロマチンと呼ばれる複雑な構造を形成しています。染色体の40％はDNAであり、残りの60％はタンパク質です。ヒストンはDNAに関連するタンパク質です。 DNAはヒストンによって形成されたコアに巻き付けられ、ヌクレオソームとして知られる構造を形成します。ヌクレオソームは、染色体またはクロマチン繊維の基本単位です。ヌクレオソームはDNAコイルと見なすことができます。したがって、染色体はDNAスーパーコイルで構成されています。

対象となる主要分野

1.ヒストンとは –定義、タイプ、役割 2.ヒストンタンパク質はDNAのコイリングにどのように役立ちますか –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、コイル、DNA、ヒストンコア、リンカーDNA、ヌクレオソーム、スーパーコイル

ヒストンとは

ヒストンは、染色体に見られる基本的なタイプのタンパク質として機能する、正に帯電したタンパク質の一種です。ヒストンの5つのタイプは、H1、H2A、H2B、H3、およびH4です。ヒストンタンパク質の主な機能は、核内のDNAの凝縮したパッケージングを支援することです。ヒストンとDNAの相互作用を図1に示します。

図1：ヒストンとDNAの相互作用

ヒストンコアの形成に関与する4種類のヒストンは、H2A、H2B、H3、およびH4です。 DNAはヒストンコアを包み込み、DNAのコイルを形成します。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、遺伝子発現の調節に主要な役割を果たします。ユークロマチンは緩くパッケージされたDNAを含み、高い発現率を示します。ただし、ヘテロクロマチンには密にパッケージされたDNAが含まれており、この領域で遺伝子を発現することはめったにありません。

ヒストンタンパク質はDNAのコイリングにどのように役立ちますか

生物のゲノムは多数のヌクレオチドで構成されており、生物の発達と機能のための遺伝情報全体をコードしています。これらのヌクレオチドはすべて、核と呼ばれる微細構造の小さな空間に含まれている必要があります。したがって、DNAを核に密に詰め込むためのメカニズムが必要です。 ヒストンは、ヒストンのコアの周りにDNAを巻き付けることにより、DNAコイルの高度に凝縮された構造の形成に関与しています。 このコイル状の構造は、 ヌクレオソーム。ヒストンコアに巻き付いたDNAを図2に示します。

図2：ヌクレオソーム

ヒストンコアは、ヒストン八量体で構成されています。ヒストン八量体は、H2A、H2B、H3、およびH4の4種類のヒストンのうちの2つの組み合わせで構成されています。 146塩基対の長さのDNAストレッチは、ヌクレオソームのヒストンコアに巻き付けられています。このラッピングは、ヒストン八量体で約1.7ターンを形成します。次に、H1として知られる5番目のタイプのヒストンがヒストンコアに結合し、ヒストンコアの周りにさらに20塩基対のDNAを巻き付けることができます。結果として得られる構造は、 クロマトソーム。したがって、166塩基対の長いDNAストレッチがクロマトソームに巻き付けられます。何千ものヌクレオソームが、 リンカーDNA。リンカーDNAは20塩基対で構成されています。これにより、ヌクレオソームの長い鎖が形成され、顕微鏡下でビーズがストリング構造になります。 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20nmです。ただし、クロマチンはさらに30 nmのファイバーにコイル状に巻かれ、高次の構造を形成します。

ヌクレオソームはDNAのコイルを表します。これは、ストリングの外観でビーズを生成する染色体の基本的な構造および繰り返し単位として機能します。これは、染色体がで構成されていることを意味します DNAスーパーコイル.

結論

ほとんどの生物のゲノムはヌクレオチドの長鎖で構成されており、核にパッケージ化する必要があります。ヒストンは、DNAを核に密に詰め込むことを可能にする関連タンパク質です。 DNAの一部がヒストンのコアに巻き付けられ、ヌクレオソームとして知られるDNAコイルを生成します。染色体は一連のヌクレオソームで構成されているため、染色体の構造に超らせん性があると考えられています。