什么是Linker DNA
Linker DNA就是连接两个核小体的连接DNA 。
从DNA到染色体不论是形态还是长度都相差很大。人类最长的第一个染色体全长仅10mm,但其DNA却长达7.2cm;一个细胞核直径仅5nm,在这样一个小小的空间中却要纳下全长近200cm的DNA,人们不禁要问DNA如何形成染色体,纳入小小的核中。解决这个问题同样是由很多科学家差不多经过20年的努力,最终提出了为大多数能接受的模型¾侧环模型。
早在1956年为双螺旋模型提供X衍射证据的Wilkins和另一位科学家Vittorio Luzzati对染色质进行了X衍射研究,发现染色质中具有间隔为100Å的重复性结构。蛋白质和DNA本身的结构从来不会表现出这种重复性。推测可能是组蛋白和DNA的结合方式迫使DNA折叠或缠绕成具有100Å周期的重复结构。
Clark和Felsenfeld于1971年首先用葡萄球菌核酸酶(Staphylococcal nuclease)来作用染色质,发现有一些区域对核酸酶敏感,有一些则不敏感,不敏感的区域比较均一,这暗示染色体中存在着某些亚单位。接着Hewish和Burgoyun(1973年)用内源核酸酶消化细胞核,再从核中分离出DNA,结果发现一系列DNA片段,它们相当于长约200bp的一种基本单位的多聚体。表明组蛋白结合在DNA,以一种有规律的方式分布,以致产生对核酸酶敏感的只是某些限定区域。M.Noll(1974年)用外源核酸酶处理染色质,然后进行电泳,证实了以上结果,他测得前三个片段的长度分别为205,405,605bp长,每个片段相差200bp,即染色质可能以200bp为一个单位。这正好和以下电镜观察的结果相映证。
与此同时Olins夫妇(1974)和Pierre Chambon等(1975)在电镜下观察到大鼠胸腺和鸡肝染色质的“绳珠”状结构,小球的直径为100 Å,Olins并把这种小球称为n小体(n-body即nu body),有时译成钮体。
X衍射图表明组蛋白的多聚体都是紧密相联,并无可容纳像DNA分子那样大小的孔洞,所以不可能由DNA之“绳”穿过组蛋白之“珠”,而只可能是DNA缠绕在“珠”的表面。
电泳的结果和电镜观察到“绳珠”结构之间是什么样的关系呢?Kornberg和Thomas 1974年用实验回答了这一问题。他们先用小球菌核酸酶稍稍消化一下染色质,切断一部分200核苷酸对单位之间的DNA,使其中含有单体、二聚体、三聚体和四聚体等。然后经离心将它们分开。每一组再通过凝胶电泳证明其分子大小及纯度。然后分别用电镜来观察各组的材料;结果单体均为一个100Å 的小体,二聚体则是两个相联的小体,同样三聚体和四聚体分别由三个小体和四个小体组成,表明200核苷酸的电泳片段长度级差正好是电镜观察到的一个:“绳珠”单位,他们称其为核小体(nucleosome)或核粒,提出了染色质结构的“绳珠”模型。
人们接着用化学交联、高盐分离组蛋白,以及X衍射等方法进一步研究组蛋白多聚体的结构、排列以及怎样和DNA结合的,从而建立了核小体模型。1984年Klug和Butler进行了修正。核小体的构造可用图表示:
每一个核小体结合的DNA总量为200bp左右,一般在150~250变化范围(micrococcal nuclease)轻微消解染色质而得知的。连接两个核小体的连接DNA (linker DNA) 是最容易受到这种酶的作用,因此微球菌核酸酶在连接DNA处被切断,此时每个重复单位的DNA长约200bp,而且是和五种组蛋白相结合,保持着核小体的结构。也就是“绳珠”结构的绳被切断,剩下一个一个的“珠”。