在真核生物中,基因組DNA會壓縮形成復(fù)雜的染色質(zhì)結(jié)構(gòu),請簡述染色質(zhì)結(jié)構(gòu)及其生物學(xué)功能和作用機制。

答:染色質(zhì)結(jié)構(gòu)由低級到高級一共有4級結(jié)構(gòu):
(1)一級結(jié)構(gòu)為10nm核小體串珠纖維:由H2A、H2B、H3和H4組成的組蛋白八聚體,在外部纏繞147bp的DNA序列形成核小體結(jié)構(gòu),兩個核小體之間經(jīng)過DNA連接,形成外徑10nm的纖維狀串珠結(jié)構(gòu);
(2)二級結(jié)構(gòu)為螺線管結(jié)構(gòu):外徑10nm的核小體串珠結(jié)構(gòu)螺旋纏繞,每圈6個核小體,形成左旋的30nm染色質(zhì)纖維螺線管,由中間結(jié)構(gòu)“四核小體”扭曲形成。組蛋白H1對于螺線管結(jié)構(gòu)的形成與穩(wěn)定起著重要作用;
(3)三級結(jié)構(gòu)為超螺線管結(jié)構(gòu):螺線管進一步螺旋化形成直徑0.4微米的圓筒狀結(jié)構(gòu),在這一過程中非組蛋白被裝配入染色質(zhì)結(jié)構(gòu)。
(4)四級結(jié)構(gòu)為染色單體:超螺線管進一步螺旋折疊形成2-10微米的染色單體。

生物學(xué)功能和作用機制:
(1)染色質(zhì)是遺傳信息的載體:染色質(zhì)中的DNA是生物體的遺傳物質(zhì),傳遞遺傳信息,因此是遺傳物質(zhì)的載體。
(2)染色質(zhì)結(jié)構(gòu)是表觀遺傳信息的載體:核小體結(jié)構(gòu)中,DNA除了與正常的組蛋白八聚體形成常規(guī)核小體以外,還存在著其他組蛋白變體與DNA形成八聚體發(fā)揮特殊作用;除此以外,DNA自身也存在甲基化、羥甲基化等的表觀遺傳修飾;在向外延伸的組蛋白N端長鏈上也存在多種表觀遺傳修飾,例如甲基化、乙?;?、泛素化等;在30nm染色質(zhì)絲結(jié)構(gòu)中,存在染色質(zhì)重塑因子調(diào)控基因的表達,30nm染色質(zhì)結(jié)構(gòu)由于核小體-核小體的堆積,可以促進表觀遺傳信息的建立和傳承。因此可以認為染色質(zhì)結(jié)構(gòu)是表觀遺傳調(diào)控的平臺。
染色質(zhì)是生命信息的載體和調(diào)控平臺,在調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄,決定細胞命運,生物個體生殖發(fā)育,應(yīng)對疾病發(fā)生等等事件都與染色質(zhì)及其不同的結(jié)構(gòu)之間存在密不可分的關(guān)系。

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