Chromatine et régulation de la transcription

Chromatine et régulation de la transcription

Chez les eucaryotes, l’ADN seul n’existe pas. L’ADN est toujours associé à des protéines 🡪 les Histones. Chez les eucaryotes puisqu’on a toujours de l’ADN asso a des histones, on a inventé un terme pour résumé le fait que l’ADN y est associé = la chromatine. Il est juste de parler de compactage de la chromatine. Cet ADN seul existe chez les procaryotes.

En fonction de cette condensation de la chromatine il faudra des systèmes qui déroule cette chromatine pour y avoir une transcription des gènes pour la compacter, la condenser pour que les gènes ne soient pas exprimés. Ces systèmes de condensation et décondensation = complexe de remodelage de la chromatine.

1. Compactage de l’ADN

Quand on déroule complètement la molécule d’ADN on obtient une fibre d’environ de 2m de long elle est très fine, 2nm de diamètre. Une fibre de 2m il faut la faire entrer dans le noyau de 4-5µm² il est donc nécessaire que l’ADN soit compacté sous forme de chromatine. C’est le premier niveau de compactage de la chromatine. Plusieurs niveaux sont nécessaires pour faire entrer cette fibre au sein du noyau.

• Le premier niveau de compactage = la fibre nucléosomique/collier de perle.

Il a le fil du collier et les perle. Les fils en rose = ADN les perles sont les histones, il y a 8 histones associé H2A, H2B, H3 et H4 en double exemplaire = octamère d’histones qui forme la perle. Le nucléosome = les 8 histone et l’ADN qui tourne 2 fois autour de ces 8 histones. Il y a 147 pb qui tourne autour de l’octamère d’histone[pic 1]

Il y a une formation de liaison particulière entre les histone et l’ADN, des liaisons électrostatiques. Entre des charges positive et négative. L’ADN est chargée négativement et donc la charge positive est portée par les histones. Cela permet donc le maintien de ce nucléosome en place.

[pic 2]

• Le deuxième niveau de compactage : la fibre chromatinienne 30nm

La fibre nucléosomique s’est enroulée sur elle-même sous forme d’hélice pour donner la fibre chromatinienne. On mesure le pas de l’hélice. Le pas de l’hélice 🡪 il y a 6 nucléosomes. Comment elle tient en place ?

• Liaison électrostatique + liaison électrostatique entre 2 nucléosome voisin. Il y a création de liaison électrostatique entre deux nucléosomes voisins. L’ADN qui tourne autour du A va réaliser des liaisons électrostatiques autour du B et inversement le B en fait à l’entour du A. il faut que les deux nucléosomes se rapproche l’un de l’autre 🡪 nouveau participant = l’histone H1 qui est très différent des histones de l’octamère, il est représenté sous forme de batônnet, et différente localisation. Il permet de rapprocher 2 histones voisins.

• Troisième niveau de compaction : Chromatine 700nm

Fibre chromatinienne qui forme de grande boucle successive : liaison électrostatique avec histones + protéine condensine qui permet de condenser encore une fois la chromatine. Peut être suffisant pour faire entrer l’ADN dans le noyau. Dépend de l’état de la cellule dans le cycle cellulaire.

Si la cellule se trouve en interphase, cette compaction sera suffisante. Mais en mitose il y a l’apparition des chromosomes.

• Quatrième niveau de compaction : Chromosome de 1400nm 

Niveau de compactage spécifique de la division cellulaire. Il y a une condensation de 10000 fois d’une forme à l’autre.

Chromatine : niveau 1 et 2, la chromatine peut passer de nucléosomique a chromatinienne pour constituer la chromatine relâchée pour être active pour la transcription et l’expression des gènes.

Chromatine au niveau 3-4 : hétérochromatine.

90% de la chromatine est sous forme d’euchromatine, l’hétérochromatine semble inactive pour la transcription mais au sein de l’hétérochromatine il y a deux sous type :

• Constitutive jamais construit car il n’y a aucun gène
• Facultative : peut contenir des gènes, les gènes sont réprimés mais dans certaines conditions particulières, elle peut se décondenser et permettre l’expression des gènes.

1. Les complexes HAT

Histone Acétyl Transférase.

Ce sont des complexes qui contiennent une enzyme histone acétyl transférase. Transfère un groupement acétyl sur des histones, sur des lysines des histone. Cette réaction est réversible, certaines acétyl et d’autre désacétyle. Cette activité va induire la décondensation de la chromatine, il est en faveur de la transcription.

On trouve très fréquemment des complexes HAT asso a des co-activateurs. La première protéine a activité HAT a été découverte chez un unicellulaire, puis chez les levures et enfin chez d’autre organisme eucaryote. Ce sont des systèmes conservés au cours de l’évolution au sein des eucaryote avec une relation directe être le degré d’acétylation, avec la condensation et l’expression des gènes

Quand il y a besoin d’exprimer des gènes, ils vont être recruter pour que des facteurs de transcription puisse y accéder.

1. Les complexes de remodelage de la chromatine

Ils vont modifier la structure des nucléosomes et de la chromatine. Ils ont tous un point commun, ils ont une activité enzymatique ATPasique, une protéine est une enzyme qui va dégrader de l’ATP qui va fournir de l’énergie pour une autre activité enzymatique concernant un membre de cette famille : activité hélicase.

La protéine qui fait partie de ces complexes vont déstabiliser les liaisons entre les histones et l’ADN de manière dépendante de l’ATP, les nucléosomes pourront être déplacer :

• En CIS[pic 3]
• En TRANS, le nucléosome va être enlevé et transféré plus loin au niveau de la chromatine.

Il y a 3 famille différente classée en type de protéine ATPase différente dans ces familles

1. La famille des SWI/SNF[pic 4]

C’est une famille mise en évidence chez la levure, avec complexe équivalent chez la drosophile et chez l’homme.  Ils ont la capacité de rendre l’ADN plus accessible en donnant une structure nucléosomique altéré en déplaçant les nucléosomes en TRANS

1. La famille des ISWI

On en trouve chez les levures, qui a des complexe homologue chez la drosophile et chez l’homme qui portent d’autres noms. Ils permettent une décondensation de la chromatine pour permettre l’accès des facteurs de transcription avec un déplacement en CIS. Ils vont déplacer localement le nucléosome en CIS. Ces membres équivalent sont pour la transcription des gènes.

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