5.16:

5.16: 着丝粒处的组蛋白变异

Histone Variants at the Centromere

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Molecular Biology

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Histone Variants at the Centromere

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5.15: Polytene Chromosomes

5.17: Inheritance of Chromatin Structures

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02:30 min

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November 23, 2020

Overview

组蛋白变体是具有结构和序列变化的组蛋白。这些变体可被视为”突变”形式，取代了核小体中的经典组蛋白对应物。组蛋白变体上的特异性翻译后修饰使染色质进一步复杂化并调节组织特异性基因表达。最常见的组蛋白变体来自组蛋白 H2A、H2B 和接头组蛋白 H1 家族。然而，组蛋白 H3 变体的几种变体也越来越多地被研究。

组蛋白 H3 变体:CENP-A

中心体染色质含有一种称为 CENP-A 的特殊组蛋白，它与经典组蛋白 H3 具有 60% 的相似性。它对于着丝粒组装和随后的微管结合至关重要。还假设 CENP-A 作为表观遗传标记来维持着丝粒身份。CENP-A 通过 CENP-A 靶向结构域（CATD）被识别并靶向着丝粒。

体外研究表明，着丝粒核小体与两个 CENP-A 拷贝以及两个 H2A、H2B 和 H4 组蛋白拷贝形成八聚体。然而，对不同真核生物的新研究导致了含有 CENP-A 的核小体结构的几种竞争模型。根据半小体模型，核小体仅包含每个组蛋白的一个拷贝，形成四聚体。此外，最近的研究表明，CENP-A 核小体受细胞周期调节。它们在 S 期以八聚体形式存在，在细胞周期的其他阶段以半体形式存在。

CENP-A 功能的失调与染色体不稳定和癌症有关。一些证据表明 CENP-A 在结肠癌、腺癌、睾丸生殖细胞肿瘤、乳腺癌和肝细胞癌中过表达。

Transcript

着丝粒是每条染色体上的一个收缩区域，着丝粒和微管聚集在这里，以确保在细胞分裂后期忠实地分离染色单体。

在大多数真核生物中，着丝粒被分成两个染色质结构域 – 着丝粒核心和着丝粒周围异染色质区域。

所有真核生物中的着丝粒核心都包含核心组蛋白 H3 的变体，称为着丝粒蛋白 A 或 CENP-A。CENP-A 与其他三个核心组蛋白 H2A、H2B 和 H4 一起形成着丝粒特异性核小体。

CENP-A 的功能性 C 端折叠结构域在真核生物中高度保守。然而，蛋白质的 N 末端尾部在大小和序列上都显示出显着变化。

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中的着丝粒核心包含一个连接到单个有丝分裂纺锤体的单个 CENP-A 核小体;因此，这些被称为点着丝粒。

该核心着丝粒区域两侧是大约 125 bps 富含 AT 的着丝粒周围 DNA 序列。该区域的特征是含有甲基化组蛋白 H3 的核小体。

着丝粒染色质形成三维结构，暴露含有 CENP-A 的核小体，与着丝粒和微管相互作用。

相比之下，人类染色体的着丝粒核心交替排列 CENP-A 核小体和常规 H3 核小体。这些常规 H3 核小体被二甲基化。

这些交替的块可以跨越长达 5 Mbs 的长度，并且主要包含短的、重复的富含 AT 的 DNA 序列，称为 α 卫星 DNA，两侧是着丝粒周围异染色质 DNA。

CENP-A 加载到核小体的时间也因物种而异。例如，在人类中，它负载在后期和 G1 期之间;在植物中，负载发生在 G2 后期。

Key Terms and definitions

Learning Objectives

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