5.7: 뉴클레오솜 핵심 입자

뉴클레오솜은 DNA-히스톤 복합체로, DNA 가닥이 히스톤 코어 주위에 감겨 있습니다. 히스톤 코어는 H2A, H2B, H3 및 H4 히스톤 단백질의 두 복사본을 포함하는 팔합체입니다.

역설

역설적이게도 뉴클레오솜은 두 가지 반대 기능을 동시에 수행합니다. 한편으로, 뉴클레오솜의 주요 책임은 섬세한 DNA 가닥을 물리적 손상으로부터 보호하고 더 높은 압축 비율을 달성하도록 돕는 것입니다. 반면에 중합효소가 복제와 전사를 위해 히스톤에 결합된 DNA에 접근할 수 있도록 해야 합니다. 뉴클레오솜이 이 두 가지 문제를 해결하는 메커니즘은 뉴클레오솜이나 히스톤 단백질 변형에서 DNA가 부분적으로 펼쳐지는 것을 통해 이루어집니다.

핵심 구조

히스톤 코어 단백질은 "히스톤 접힘"이라고 불리는 구조적으로 보존된 공통 모티프를 공유하며 이동 가능한 확장된 꼬리 영역을 가지고 있습니다. 히스톤 접힘은 알파나선과 고리로 구성됩니다. 히스톤 이량체화 동안 두 개의 히스톤 단백질 고리가 함께 정렬되어 히스톤 이량체를 형성합니다.

각 히스톤은 세 개의 연속된 DNA 작은 홈에 결합합니다. 각 히스톤 단백질의 알파 나선과 N 말단 꼬리는 DNA 결합에 중요한 역할을 합니다. 따라서 히스톤 꼬리에 대한 화학적 변형은 염색질 조립 및 기능을 변형시킬 수 있습니다. 가장 일반적인 히스톤 변형에는 아세틸화, 메틸화 및 인산화가 포함됩니다.

히스톤 변종

히스톤 단백질에는 H2A.1, H2A.2, H2A.X, H3.3 또는 CENP-A와 같은 다양한 이소형 또는 변이체가 있습니다. 이러한 변이체는 아미노산 서열이 다르며 별개의 기능을 수행합니다. 히스톤 변이체를 가진 뉴클레오솜은 일반 뉴클레오솜보다 훨씬 더 이동성이 높습니다. 예를 들어, H2A.Z를 뉴클레오솜에 통합하면 전사가 활성화되는 것으로 나타났습니다.

뉴클레오솜 코어 입자는 DNA의 왼손잡이 코일로 둘러싸인 4가지 종류의 히스톤을 포함하는 옥타머로 구성됩니다. 뉴클레오솜 코어 입자는 DNA 압축과 염색질 구조를 제어하여 DNA 기능에 중요한 역할을 합니다.

이 역할은 매우 중요하기 때문에 히스톤은 완두콩에서 소 및 기타 유기체에 이르기까지 진핵생물에서 가장 잘 보존된 단백질 중 일부입니다. 예를 들어, 완두콩 식물과 소의 H4 히스톤 사이에는 102개의 서로 다른 아미노산 중 단 두 개의 다른 아미노산

뉴클레오솜 코어 입자를 구성하는 4가지 종류의 히스톤, H2A, H2B, H3, H4는 몇 가지 특성을 공유합니다. 첫째, 각 아미노산은 최대 135개의 아미노산만 함유하고

둘째, 그들은 공통된 구조적 모티프, 즉 히스톤 습곡(histone fold)을 공유한다. 히스톤 폴드는 두 개의 루프로 연결된 세 개의 α나선으로 구성됩니다.

뉴클레오솜 코어 입자가 조립될 때, 히스톤 주름은 '핸드셰이크'로 묘사되는 상호 작용에서 먼저 서로 결합하여 두 개의 H2A-H2B 이량체와 두 개의 H3-H4 이량체를 형성합니다.

그 후, H3-H4 이량체는 사량체를 형성하고, 이는 H2A-H2B 이량체와 함께 뉴클레오솜 코어 입자의 옥타머를 형성합니다.

이 히스톤 옥타머의 구조는 히스톤과 히스톤을 둘러싼 DNA 사이의 광범위한 상호 작용을 낳습니다.

히스톤과 뉴클레오솜 코어의 DNA 사이에는 100개 이상의 수소 결합이 있으며, 이들 중 다수는 히스톤의 아미노산 골격과 DNA의 설탕-인산염 골격 사이에 있습니다.

마지막으로, 각 코어 히스톤에 있는 많은 아미노산은 라이신 또는 아르기닌이며, 이는 음전하를 띤 DNA 골격을 효과적으로 중화하는 양전하를 가지고 있습니다.