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7.4:

Le nucléosome

JoVE Core
Cell Biology
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JoVE Core Cell Biology
The Nucleosome

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Les protéines jouent un rôle clé dans la détermination de la structure physique d’un chromosome. Les plus abondantes sont de petites protéines positivement chargées appelées histones. Cette charge positive leur permet de s’associer étroitement à l’ADN chargé négativement.Pendant certaines étapes du cycle cellulaire, L’ADN est enroulé étroitement autour de types spécifiques d’histones, formant des structures appelées nucléosomes. Les nucléosomes sont souvent décrits comme des billes sur une chaîne d’ADN. Un nucléosome se compose de quelques éléments clés.Le premier est un octamère d’histone, deux molécules chacune de H2A, H2B, H3 et H4.Ensuite, un nucléosome a également une longueur d’ADN de 145 à 147 paires de bases enroulée autour de l’octamère protéique. Ensemble, l’octamère d’histone et l’ADN qui l’entoure sont connues sous le nom de particule cœur du nucléosome. Chacun des histones de la particule de cœur du nucléosome a une petite queue positivement chargée et constituée de 11 à 27 acides aminés.Les queues s’étendent de la particule de cœur du nucléosome et aide à maintenir l’ADN chargé négativement et les histones associés. En outre, les queues d’histones peuvent interagir avec les queues des particules de cœur voisines, ce qui facilite l’emballage de l’ADN. Un cinquième type d’histone, H1, joue un rôle clé dans la structure des nucléosomes, bien qu’il ne fasse pas partie de la particule centrale des nucléosomes.H1 se lie à l’ADN où il rejoint puis quitte l’octamère, agissant comme une pince et maintenant l’ADN en place. Enfin, le nucléosome englobe également l’étirement d’ADN de liaison adjacent à la particule de cœur du nucléosome. L’ADN de liaison qui sépare chaque particule de cœur peut varier, de 30 à 40 paires de base suivant les types de cellule.Alors que les termes nucléosome”et particule de cœur du nucléosome”sont souvent utilisés indifféremment, le nucléosome se réfère en fait à la particule de cœur du nucléosome et à l’ADN de liaison adjacent. Au total, les nucléosomes sont capables de réduire une longue molécule d’ADN en un fil de chromatine qui représente environ un tiers de sa longueur initiale.

7.4:

Le nucléosome

L’ADN d’une cellule humaine mesure près de 2 m de long et il est emballé à l’intérieur d’un minuscule noyau qui ne mesure que quelques microns de diamètre. Le niveau de compactage de l’ADN à l’intérieur du noyau est étonnant. Il est organisé en plusieurs niveaux de compactage séquentiellement plus élevés pour tenir dans un espace aussi petit. La forme la plus compacte d’ADN est le chromosome qui peut être vu au microscope dans une cellule en division.

L’ADN est enroulé deux fois autour d’un complexe protéique appelé cœur d’histone, composé de 8 protéines d’histone. Ce complexe d’ADN et d’histones s’appelle nucléosome, unité fondamentale et fonctionnelle de la compaction de l’ADN. Les nucléosomes peuvent s’enrouler davantage autour d’eux-mêmes dans un compactage d’ordre supérieur.

Lorsque l’ADN est extrait des cellules dans des conditions de faible teneur en sel et examiné au microscope, il ressemble à un collier de perles. La chaîne représente l’ADN libre appelé "ADN de liaison," reliant les nucléosomes en forme de billes. Si l’ADN est isolé dans des conditions salines physiologiques (0,15 M KCl), il prend une forme fibreuse avec un diamètre de 30 nm qui est liée à H1, une protéine non histone. La protéine H1 se lie étroitement au nucléosome et ne permet pas à l’ADN de glisser.

Les histones sont des protéines hautement conservées

Les séquences d’acides aminés des protéines histones centrales sont hautement conservées entre des espèces éloignées. Par exemple, la séquence d’acides aminés de l’histone H3 entre le thymus de veau et le pois n’a que quatre différences d’acides aminés.

Protéines non histones

Le complexe de nucléosomes est également lié par une petite proportion de protéines non histones, qui aident à maintenir la compaction et à organiser de longues boucles de chromatine. Les protéines non-histones sont également impliquées dans la régulation de la réplication de l’ADN et de la synthèse de l’ARN.

Suggested Reading

  1. Molecular Cell Biology, Lodish, 8th edition, Pages 328-339
  2. Annunziato, A. "DNA packaging: nucleosomes and chromatin." Nature Education 1, no. 1 (2008): 26.