18.2: Duplication de la structure de la chromatine

Duplication of Chromatin Structure
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Molecular Biology
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Duplication of Chromatin Structure

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02:05 min
April 07, 2021

Overview

The process of chromosome duplication during cell division requires genome-wide disruption and re-assembly of chromatin. The chromatin structure must be accurately inherited, reassembled, and maintained in the daughter cells to ensure lineage propagation.

The basic unit of the chromatin is the nucleosome, consisting of DNA wrapped around octameric histone proteins and short stretches of linker DNA separating individual nucleosomes. The histone proteins within the nucleosome have their N-terminal ends protruding out of the core, providing sites for various covalent modifications that regulate chromatin structure and function.

During replication, as the DNA unwinds, parental nucleosomes are disrupted, and histone proteins are released. As replication progresses and daughter strands form, the parental histones and the additional histone proteins synthesized during S-phase are assembled, allowing the formation of nucleosomes.

The post translational modifications of the histones and other epigenetic domains in the DNA are also faithfully reproduced in the daughter genome.

Chromatin structure influences gene expression

Within a cell, the major portion of the genome remains inaccessible to transcription factors, as the regulatory and coding DNA sequences exist mostly concealed within the nucleosomes. For a gene to express, it is necessary to create accessible sites for transcription factors to bind and also to modify the histones to reorganize the chromatin structure and create an environment permissive for transcription.

Specific regulatory factor complexes are involved in opening up localized regions of the chromatin by displacement or disruption of nucleosomes. Post-translational modifications of the histone tail serve to maintain either an active or inactive transcriptional state. Specific modifications at the histone tail can ease the level of DNA compaction, facilitating the destabilization and displacement of nucleosomes, providing access for transcription machinery to influence gene expression.

Transcript

Le matériel génétique, l’ADN, d’une cellule eucaryote existe à l’intérieur du noyau sous forme de structures linéaires appelées chromosomes.

À l’intérieur des chromosomes, l’ADN double brin s’enroule principalement autour de protéines nucléaires octamères appelées histones pour former des nucléosomes. Plusieurs protéines non-histones s’associent également à l’ADN, aidant à l’emballage de l’ADN.

Ces nucléosomes et protéines non histones s’organisent pour former des bobines qui se replient ensuite en boucles, dans un réseau, formant une chromatine emballée. L’étendue de la compaction de la chromatine permet à un ADN extrêmement long de s’insérer dans le noyau. Pendant la phase M, la chromatine s’enroule davantage pour former les chromosomes condensés.

La duplication chromosomique implique la duplication de l’ensemble de la structure de la chromatine, de sorte que l’ADN et les protéines associées à la chromatine sont tous dupliqués. La production d’histones est augmentée pour générer les protéines supplémentaires nécessaires à l’emballage de l’ADN nouvellement synthétisé en chromosomes.

La réplication de la structure chromatinienne exacte du chromosome dupliqué est essentielle à la régulation des gènes.

Au sein des chromosomes, le niveau d’emballage de la chromatine n’est pas toujours uniforme. Les chromosomes contiennent des régions avec une chromatine étroitement tassée appelée hétérochromatine et des régions avec une chromatine faiblement tassée appelée euchromatine.

L’ADN de l’hétérochromatine est inaccessible à la machinerie de transcription et, par conséquent, les gènes de ces régions ne sont pas régulièrement transcrits. En revanche, l’ADN de l’euchromatine est plus accessible, et les gènes de ces régions peuvent donc être transcrits.

Cette importance structurelle et fonctionnelle de la chromatine rend crucial le fait que l’ensemble de la structure de la chromatine soit reproduite avec précision lors de la duplication des chromosomes.

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