5.9: クロマチン包装

各ヒト体細胞には、60億塩基対のDNAが含まれています。各塩基対の長さは0.34nmで、各二倍体細胞にはなんと2メートルのDNAが含まれていることになります。直径わずか10〜20ミクロンの核内に、これほど長いDNA鎖はどのように詰め込まれているのでしょうか?

クロマチン

DNA二重らせんは、ヒストンと呼ばれる特殊なDNA結合タンパク質との組み合わせにより、クロマチンと呼ばれるコンパクトなDNA:タンパク質複合体を形成します。クロマチン自体はさらに高次構造に圧縮されます。最高レベルの圧縮は、クロマチンが凝縮して染色体の染色分体を形成する細胞周期の中期に達成されます。

ヌクレオソーム

ヌクレオソームは、クロマチンの基本的な機能的反復単位です。ヌクレオソームは、147塩基対のDNAによって巻き取られた8つのヒストンタンパク質で構成されています。電子顕微鏡では、クロマチンは、その長さに沿ってヌクレオソームが存在するため、ひも上のビーズに似た構造として現れます。このパッケージは、繊維の長さを7倍に短縮します。

ソレノイドモデル

ヌクレオソームはさらに30nmの繊維に巻かれており、直径が約30nmであることからそう呼ばれています。このような圧縮は、広く受け入れられている仮説、つまりソレノイドモデルによって説明されます。ソレノイドとは、中心軸に巻かれたワイヤの構造を指します。このモデルは、ヌクレオソームが1ターンあたり6つ以上のヌクレオソームを持つ左巻きのらせん構造に配置されることを提案しています。非コアヒストンタンパク質の1つであるH1は、ヌクレオソームの圧縮に重要な役割を果たします。それがない場合、クロマチン繊維はヌクレオソームの不規則な塊に変わります。

クロマチンパッケージングは活発な研究分野です。新たに出現したデータにより、科学者はクロマチンとヌクレオソームを高度に定義された構造としてではなく、すべてのクロマチンパッケージング段階におけるさまざまな変換可能なコンフォメーションの連続体として見ることができました。