主な違い – クロマチンとヌクレオソーム

DNAは、ほとんどの生物の遺伝物質です。

一般に、真核生物のゲノムは原核生物のゲノムよりはるかに大きい。

多くの生物は、109-1010塩基対のゲノムを持つ。

しかし、この長いDNA鎖は核の中に詰まっているはずです。

DNAはヒストンというタンパク質で包まれてクロマチンとなり、さらに染色体が作られる。

クロマチンとヌクレオソームは、核の中で遺伝物質が密に包装された状態を表す言葉です。

クロマチンとヌクレオソームの主な違いは、クロマチンがDNAをヒストンで包んだものの総称であるのに対し、ヌクレオソームはクロマチンの基本的な繰り返し構造単位であることである。

クロマチンとは

クロマチンとは、真核細胞の核の中で染色体を形成するDNAとタンパク質の複合体です。

クロマチンの主な目的は、細胞核の中でDNAを密に詰めることである。

クロマチンは、パッケージングに加えて、遺伝子発現を制御し、DNA複製を可能にする。

また、DNAの損傷を防ぐ働きもあります。

クロマチンは、間期において糸状のループ構造として顕微鏡で観察することができる。

図1にクロマチンの構造を示す。

クロマチンタイプ

間期クロマチンは、ユークロマチンとヘテロクロマチンの2つのタイプからなる。

ユークロマチン

クロマチンが緩く詰まったものをユークロマチンと呼ぶ。

この領域は、ゲノムの中で活発に発現している遺伝子を含んでいる。

そのため、その領域で遺伝子の転写が行われる。

ユークロマチンの繊維の直径は30 nmです。

ユークロマチンは、ゲノム中に40-100kbの領域を持つループから構成されている。

この領域では染色体の交叉が起こるため、ユークロマチンは遺伝学的に活性です。

ヘテロクロマチン

クロマチンが密に詰まった形態をヘテロクロマチンと呼ぶ。

ヘテロクロマチンは、転写および遺伝的に不活性なDNAを含み、染色体の段階でゲノムを構造的に支えている。

ヘテロクロマチンには、構成的ヘテロクロマチンと相転移的ヘテロクロマチンの2種類があります。

構成的ヘテロクロマチンは、遺伝子を持たない。

通性ヘテロクロマチンは不活性な遺伝子で構成されている。

ヌクレオソームとは

ヌクレオソームとは、真核生物のクロマチンの主要な構造単位で、ヒストンのコアに巻きついた長さのDNAから構成されている。

つまり、クロマチンを形成するコアとなる粒子がヌクレオソームです。

ヌクレオソームは、146塩基対の長さのDNAがヒストンのコアに巻き付いたものです。

ヒストンのコアは8つのヒストン蛋白質で構成されています。

ヒストン8量体は、H2A、H2B、H3、H4の4種類のヒストンがそれぞれ2つずつ結合して形成されています。

DNAストレッチは、約1.7ターンのDNAを包んでいる。

さらに20塩基対のDNAがH1タンパク質に巻き付き、ヒストンのコアを中心に2ターン分のDNAが完成する。

このようにして形成された構造体がクロマトソームです。

最終的に、ヌクレオソームは166塩基対のDNAが巻き付いた構造になっています。

図2にヌクレオソームの構造を示す。

図2：ヌクレオソーム

各染色体は数千のヌクレオソームからなり、リンカーDNAと呼ばれるDNAの伸張によって相互に連結されています。

リンカーDNAの長さは20塩基対程度です。

ヌクレオソームとリンカーDANの組み合わせは、まるで数珠つなぎになっているように見える。

クロマチンとヌクレオソームの類似性

• クロマチンとヌクレオソームは、核の中でDNAが密に包装されている状態を表す言葉です。
• クロマチンとヌクレオソームは共に真核生物に存在する。
• クロマチンもヌクレオソームも、DNAがヒストン蛋白質に巻きついてできた構造体です。
• クロマチンとヌクレオソームは共に染色体の形成に関与している。

クロマチンとヌクレオソームの違い

定義

クロマチン：真核細胞の核の中で染色体を形成するDNAとタンパク質の複合体です。

ヌクレオソーム。

真核生物のクロマチンの主要な構造単位であり、ヒストンのコアに巻き付いた長さのDNAからなる。

意義

クロマチン：ヒストンに巻きついているDNAの総称。

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繰り返し構造単位です。

相関関係

クロマチン：染色体を形成するクロマチン。

ヌクレオソーム。

ヌクレオソームはクロマチンを形成する。

外観

クロマチン：糸状、ループ状の構造として見える。

ヌクレオソーム。

ヌクレオソーム：糸状のビーズに見える。

長さ

クロマチン：40-100kbのDNAで構成されるクロマチンループ。

ヌクレオソーム。

ヌクレオソームは、166塩基対のDNAが巻き付いたものです。

直径

クロマチン：クロマチン繊維の直径は30 nm。

ヌクレオソーム。

ヌクレオソームの直径は11 nm。

濃度

クロマチン：ヌクレオソームより凝縮している。

ヌクレオソーム。

ヌクレオソームは、染色体構造の中で最も凝縮されていない。

結論

クロマチンとヌクレオソームは、DNAとヒストンで構成される2つの構造体です。

この2つの構造は、核の中でDNAをしっかりとパッケージするために重要です。

クロマチンとは、DNAとヒストンの総称です。

ヌクレオソームはクロマチンの基本構造単位です。

クロマチンとヌクレオソームの主な違いは、2つの構造の対応関係です。