組織蛋白
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組織蛋白，又稱組蛋白，是染色質的主要蛋白質。它們是脫氧核糖核酸（DNA）摺疊时所依赖的線軸，及在基因表現調控中佔一角色。組織蛋白可以在真核生物的細胞核中發現，除了某些古細菌外，其他細菌則沒有組織蛋白。這些古細菌的組織蛋白可以幫助重整真核生物組織蛋白的進化前體。組織蛋白在真核生物中是極需要保存的蛋白質，特別是因它在細胞核內的重要角色。
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[编辑] 歷史
於1884年，艾布瑞契·科塞爾首先發現組織蛋白。直至1990年代早期，組織蛋白才被更多認識，並非純粹細胞核的填充料。及後它的調控功能才被發現。
[编辑] 分類
現時已知的組織蛋白並有六種，分別為H1（有時稱為連接組織蛋白H5）、H2A、H2B、H3、H4及古細菌組織蛋白。
在H2A、H2B、H3及H4這四種組織蛋白中的其中兩種稱為「核心組織蛋白」，並且集合成為八聚體的核小體核心顆粒。這種集合是將DNA的146對鹼基對以1.65左手超螺旋形圍在這個蛋白質線軸。連接組織蛋白H1將核小體核心顆粒與DNA的進入位點及E位點結合，因而可以將DNA緊扣在位，並且能容許形成更高層次的結構。最基本的形狀為一個10納米的纖維或一連串的珠子。這涉及將在每一個核小體之間約50對的DNA鹼基對圍在這些核小體上，這些DNA又稱為連接DNA。較高層次的結構包括有30及100納米的纖維，是在一般細胞內的結構。在減數分裂中，透過核小體與其他蛋白質的相互作用，合成染色體。合成的組織蛋白與DNA稱為染色質。
核心組織蛋白是高度保存的蛋白質，意即組織蛋白在胺基酸序列中有著非常小的改變。連接組織蛋白通常有著多於一種的形狀，對比核心組織蛋白是較少保存的。
在主要的組織蛋白類別中，亦存在一些異構體。它們有著相同的胺基酸序列及相似的核心結構，但卻有著不同的特徵。這些不同的組織蛋白通常帶著染色質的特別功能，就如與H3相似的CenpA是唯一的組織蛋白與染色體的著絲點聯合；H2A的異構體H2A.Z是與活性轉錄基因聯合與涉及在異染色體的形成；另一個H2A異構體H2A.X以雙鏈斷裂與DNA結合，並進行DNA修復。
[编辑] H1
組織蛋白H1有著一個中央球狀結構域及長的C與N端尾巴，能將小珠子串結構圍成30納米大小的螺線管結構。對比其他種類的組織蛋白，H1的數量只為其他的一半。這是因為它不是構成核小體部份，而只是將DNA及核小體緊扣在一起。H1亦有著它的異構體，稱為組織蛋白H5。
[编辑] H2A、H2B及H4
組織蛋白H2A、H2B及H4同樣有著一個主要的球狀結構域與長的N端尾巴，是組成小珠子串結構內的核小體的重要原素。
[编辑] H3
與組織蛋白H2A及H2B類似，組織蛋白H3有著一個主要的球狀結構域與長的N端尾巴，是組成小珠子串結構內的核小體的重要原素。它的N端尾巴從球狀核小體核心伸出，能進行多種影響細胞運作的表觀遺傳修飾。這些修飾包括將甲基及乙醘基共價附著於離氨酸或精氨酸，及絲氨酸或羥丁氨酸的磷酸化。離氨酸9的甲基化涉及基因沉默及在DNA內形成相對較不活躍的異染色質。組織蛋白H3的乙醘基化會在組織蛋白尾巴內不同的離氨酸位置出現，並且由組織蛋白乙醘轉移酶（HAT）所催化。離氨酸14的乙醘基化在基因中很普遍，亦會轉錄成為核糖核酸（RNA）。
[编辑] 結構
核小體核心顆粒是由兩個H2A-H2B二聚物及兩個H3-H4二聚物結合而成，形成兩半接近對稱的三級結構（2階旋轉對稱，即1個高分子是另一個的鏡像）。H2A-H2B及H3-H4二聚物本身亦呈現偽雙向對稱。
這四個核心組織蛋白（H2A、H2B、H3及H4）是在結構上相似及在進化中高度保存的，所有均有著一個「螺旋纏繞螺旋纏繞螺旋」的形狀，可以容許簡單的二聚化。它們在胺基酸結構上都有著一條長的尾巴，讓轉錄後修飾的進行。
總括來說，組織蛋白與DNA有著五種的相互作用：
- H2B、H3及H4的α螺旋兩極積聚正電，能與DNA的帶有負電苛的磷酸鹽分子團產生相互作用。
- 在DNA骨幹與胺基之間的氫鍵對組織蛋白的主鏈。
- 組織蛋白與DNA的脫氧核糖的非極性相互作用。
- 基本胺基酸（如離氨酸及精氨酸）旁鏈與DNA磷酸氧旁鏈之間的鹽連及氫鍵。
- H3及H2B的N端尾巴的非特定副槽面插入至DNA分子的兩個副槽面。
組織蛋白最重要的基本性質，除了是協助與DNA的相互作用外，就是它的水溶性。
組織蛋白的翻譯後修飾會先在它的N端尾巴開始，再而在其球狀結構域進行。這種修飾包括有甲基化、瓜氨化、乙醘基化、磷酸化、小泛素相關修飾化、泛素化及二磷酸腺苷核糖基化。這些影響著組織蛋白在基因調控的功能。
一般來說，活性的基因較少與組織蛋白聯系，但非活性的基因會在間期中與組織蛋白聯合。組織蛋白的結構在進化上保存，這是因為任何有害的突變會造成嚴重的不適應性。
[编辑] 功能
[编辑] 填充蛋白質
組織蛋白作為DNA摺曲的線軸，這種壓縮能讓出細胞核內的空間予較大的基因組。壓縮後的分子比未壓縮前的分子短約50,000倍。
[编辑] 染色質調控
組織蛋白進行後翻譯修飾，以更改它與DNA及其他核蛋白的相互作用。組織蛋白H3及H4有著從核小體伸出的長尾巴，能夠在不同的地方進行共價修飾。這種修飾包括有甲基化、瓜氨化、乙醘基化、磷酸化、小泛素相關修飾化、泛素化及二磷酸腺苷核糖基化。組織蛋白核心（即H2A及H3）亦可以作出修飾。修飾的組合可以組成編碼，稱為組織蛋白編碼。組織蛋白修飾在不同的生物過程起著作用，包括基因表現調控、DNA修復及有絲分裂。
組織蛋白修飾的命名是：
舉例來說，H3K4Me就代表組織蛋白H3從N端開始起計第4個離氨酸的甲基化。
[编辑] 內部連結
- 染色質
- 基因沉默
- 遺傳學
- 組織蛋白去乙醯酶
- 核小體
