DNA複製時核小體上的結構會不會干擾，或者說是如何被去掉的？

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還有轉錄的時候也一樣

這個問題其實是一個很高深的問題（汗），某種意義上說涉及到表觀遺傳學的本質。事實上對染色質整體存在remodeling的過程都會涉及到組蛋白的重組。個人主要研究轉錄相關而不是細胞周期相關，所以只能就轉錄方面的問題稍作評論。

@sixwings3022 答到了一些方面但是顯然在表觀遺傳方面太業餘了，顯得缺乏主線......但是我也不算專家啊......想要有更多了解推薦一本大牛編的書叫epigenetics (2nd edition)。（註：等一下我剛發現 @sixwings3022 就是提問者......竟然自問自答！太壞了！）

先談一下為什麼大家會認為組蛋白的重組會成為問題......首先表觀遺傳雖然是基於DNA序列的基礎，但是具有一定的擴散性[1]。這種擴散性進一步決定了表觀遺傳的動力學的不穩定性[2]。也就是說，大家所熟悉的表觀遺傳標記比如DNA甲基化，組蛋白乙醯化/甲基化，都像是漂浮在海上的木筏一樣不穩定，可以被可逆地移除。對於核小體/組蛋白的結構來說，這點更加明顯：DNA甲基化還需要去甲基化循環才能移除，但是核小體/組蛋白結構本來就是靠非共價相互作用結合在DNA上的，這樣經過某些超分子過程就可以被移除。而更加雪上加霜的是在細胞核里有很多的染色質重塑體在毫無休止地將組蛋白在DNA上進行交換，這就使得組蛋白標記處於極大的不穩定當中[3]。

對於複製/轉錄這種需要破壞組蛋白對DNA保護作用的過程來說，染色質重塑是不可避免的過程。這樣就會涉及到組蛋白重新組裝到DNA上的問題，最簡單的假設是通過rapid rebinding實現[4]，就是組蛋白先靠邊站一站，完事後再結合上去。但是事實上不一定是這樣的。在轉錄過程中對此研究最透徹的是Vasily Studitsky組。他們發現在轉錄過程中保留的是H3-H4，至於被displace掉的H2A-H2B dimer怎麼結合回來這個就沒有人知道了，可能在上面的組蛋白標記就這樣丟失了[5-6]。

（Studitsky等人的模型。只是基於幻想的建模而已看看就行了，有興趣可以深入閱讀[6]）

對於H3和H4為何更加傾向於保留（包括複製中的結果），進化上可能的解釋是H2A和H2B出現的時間更晚，所以跟DNA結合更加不穩定。在古菌中是有二聚體形式的同源組蛋白的[7]，而真核生物中的H2A的進化可能跟染色質穩定性的博弈有關[8]。這方面我不懂就不瞎說了。

總之這個問題實在是太複雜了實驗又很難做，轉錄又比複製更難做，已經發表的結果看起來都很naive。進一步的研究可能要單分子方法才能實現（滑稽瞄向 @ruran ）。

Refs

[1] Cell. doi: 10.1016/j.cell.2012.03.052.

[2] Phys Rev E. doi: 10.1103/PhysRevE.89.010701.

[3] Science. doi: 10.1126/science.1186777.

[4] Nat Commun. doi: 10.1038/ncomms6207.

[5] Mol Cell. doi: 10.1016/S1097-2765(02)00472-0.

[6] Nat Struct Mol Biol. doi: 10.1038/nsmb.1689.

[7] Curr Opin. doi: 10.1016/j.mib.2006.08.003.

[8] eLife. doi: 10.7554/eLife.02792.

會有干擾。

所以核小體會有一個解聚、再組裝的過程。

不過這一般不是課程要求的重點，所以有些人可能不知道這個過程，知道的也很少有了解詳細機制的。我也是一樣。

這樣。

http://baidu.ku6.com/watch/9014795871456224521.html?page=videoMultiNeed這是視頻答案。

下面是神遊時看到的

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我是一隻本科生物狗，一下自問自查的內容要是有專家來指指就再好不過了

先走一段信息（拷自丁香DNA複製中核小體裝配方式）：

「2010年4月2日，北京生命科學研究所(NIBS)朱冰實驗室在science雜誌發表文章，報導了DNA複製過程中核小體裝配的方式。

核小體裝配（對了，我所說的就是真核懂的）

真核生物DNA與包括組蛋白在內的多種蛋白質組裝成為染色質，染色質的結構給基因功能提供了遺傳信息之外的另一層次的調控方式（表遺）。核小體是染色質的基礎結構單元，它由DNA與組蛋白八聚體包裝而成，其中H3-H4構成組蛋白核心四聚體。組蛋白H3-H4攜帶的一系列穩定修飾被認為可在有絲分裂細胞周期中得到繼承，起到表觀遺傳信息的作用，但是這些修飾的繼承方式尚有待研究。想要發掘組蛋白修飾的繼承機理，就必須首先澄清DNA複製過程中核小體結構的分配模式。

NIBS朱冰實驗室與蛋白質中心合作，利用基於穩定同位素標記的定量質譜技術對DNA複製之後「新」、「舊」組蛋白的分配進行研究。作者以可誘導表達融合FLAG標籤的組蛋白H3.1和H3.3的哺乳動物細胞系作為模式體系開展實驗。在本項工作中，作者們發現H3.1-H4組成的核心四聚體在DNA複製過程中保持完整。此結果暗示，新的組蛋白H3.1-H4可能以相鄰核小體的已有修飾為模板，重新建立其修飾模式（蛋白質修飾也能自我複製？？）。作者們還首次發現由組蛋白變體H3.3組成的H3-H4四聚體會發生相當量的「新」、「舊」重組。這種重組的生物學意義值得進一步探究。

NIBS博士生徐墨與技術員龍承祖為本文的共同第一作者，其他作者還有研究生陳秀珍和黃暢。朱冰博士和陳涉博士為文章的共同通訊作者。此項研究由科技部863計劃和北京市科委資助，在北京生命科學研究所完成。

論文"Partition of histone H3/H4 tetramers during DNA replication dependent chromatin assembly "引起關注，science配發了Geneviève Almouzni博士題名為"Mixing or not mixing」的文章,對此項工作進行了評論與展望。評論指出「儘管早期研究認為，組蛋白H2A-H2B可以在核小體之間交換而H3-H4四聚體保持穩定，但是近年關於新合成的H3-H4以二聚體形式與histone chaperone組裝的發現重新激起了爭論」，作者們的研究工作「確鑿了關於舊的組蛋白H3-H4四聚體保持穩定的早期研究」，同時還發現「組蛋白變體H3.3與H4形成的四聚體在細胞周期中可以發生分裂」。該評論認為「下一步的挑戰在於，探究這些核小體重組模式是如何與組蛋白修飾的繼承方式相關聯的」以及「細胞是如何做出重組與否的選擇，而這種選擇是否在細胞生命和個體發育過程中被調控」。」

原文鏈接

Partitioning of Histone H3-H4 Tetramers During DNA Replication–Dependent Chromatin Assembly

Mo Xu,1,2,* Chengzu Long,2,* Xiuzhen Chen,3,2 Chang Huang,4,2 She Chen,2, Bing Zhu2,

Semiconservative DNA replication ensures the faithful duplication of genetic information during cell divisions. However, how epigenetic information carried by histone modifications propagates through mitotic divisions remains elusive. To address this question, the DNA replication–dependent nucleosome partition pattern must be clarified. Here, we report significant amounts of H3.3-H4 tetramers split in vivo, whereas most H3.1-H4 tetramers remained intact. Inhibiting DNA replication–dependent deposition greatly reduced the level of splitting events, which suggests that (i) the replication-independent H3.3 deposition pathway proceeds largely by cooperatively incorporating two new H3.3-H4 dimers and (ii) the majority of splitting events occurred during replication-dependent deposition. Our results support the idea that "silent" histone modifications within large heterochromatic regions are maintained by copying modifications from neighboring preexisting histones without the need for H3-H4 splitting events.

好吧，我承認這個和我一開始要問的有點距離，感覺我的問題就是飄在海面上-一眼就能看穿，鳥啊不想鳥。。。然後我找了一段和我想像的DNA複製還原度挺高的視頻http://baidu.ku6.com/watch/9014795871456224521.html?page=videoMultiNeed

可以看出，是解旋酶把核小體像扯鹼基對一樣扯開，然後聚合酶連上後就拼接回去的（歡迎糾正），八聚體在解旋時會被分解，聚合使在合併。（酶的力量真大）

接下來我又瞄了些關於核小體的基本資料

核小體是由DNA和組蛋白形成的染色質基本結構單位。每個核小體由147bp的DNA纏繞組蛋白八聚體近兩圈形成。核小體核心顆粒之間通過60bp左右的連接DNA相連。核小體的形狀類似一個扁平的碟子或一個圓柱體。染色質就是由一連串的核小體所組成。當一連串核小體呈螺旋狀排列構成纖絲狀時，DNA的壓縮包裝比約為40。纖絲本身再進一步壓縮後，成為常染色質的狀態時，DNA的壓縮包裝比約為1000。有絲分裂時染色質進一步壓縮為染色體，壓縮包裝比高達8400，即只有伸展狀態時長度的萬分之一。

12年有篇nature發現比較吸眼球：核小體在基因組DNA上的位置會影響染色體功能的很多方面。近日刊登在國際著名雜誌Nature上的一篇研究報道揭示了釀酒酵母核小體分布圖。

Kristin Brogaard等人建立了一種新穎的方法，來在全基因組範圍內對核小體位置進行活體分析，其辦法是利用高度局部化的羥基自由基來修飾工程改造的組蛋白。

所獲得的分布圖以單鹼基對的準確性限定了核小體中心的位置。核小體的精確位置被發現與各種不同的基因組特徵相關，其中包括轉位子集成點的精確位置以及RNA聚合酶的停頓點。

A map of nucleosome positions in yeast at base-pair resolution

The exact positions of nucleosomes along genomic DNA can influence many aspects of chromosome function. However, existing methods for mapping nucleosomes do not provide the necessary single-base-pair accuracy to determine these positions. Here we develop and apply a new approach for direct mapping of nucleosome centres on the basis of chemical modification of engineered histones. The resulting map locates nucleosome positions genome-wide in unprecedented detail and accuracy. It shows new aspects of the in vivo nucleosome organization that are linked to transcription factor binding, RNA polymerase pausing and the higher-order structure of the chromatin fibre.

http://www.nature.com/nature/journal/v486/n7404/full/nature11142.html

我想著只要是真核生物，核小體中的組蛋白也是被從頭一代代傳下來的，它上面一定也是有遺傳「基因」的呀。現在看來每個核小體也許都是各有不同各有分工，參與表遺。主要是技術還欠普遍，我估摸著以後就會出「全染色質測序」來代替「全基因組」啦~

如果你有能力，就去讀下面這篇綜述：

Understanding nucleosome dynamics and their links to gene expression and DNA replication.

對轉錄和DNA複製都會有干擾，另一方面也有幫助。組蛋白和DNA修飾對轉錄影響大於複製，高甲基化的異染色質區域很難被轉錄，但DNA複製沒毛病。