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5.16:

Variants d’histones dans les centromères

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Histone Variants at the Centromere

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Le centromère est une région de contact sur chaque chromosome, où le kinétochore et les microtubules s’assemblent pour assurer une séparation fidèle des chromatides pendant l’anaphase de la division cellulaire. Dans la plupart des eucaryotes, le centromère est divisé en deux domaines de chromatine, le noyau centromère et la région péricentrique de l’hétérochromatine. Le noyau du centromère dans tous les eucaryotes contient une variante de l’histone de base H3, appelée protéine A du centromère ou CENP-A.Avec les trois autres histones de la particule de cœur, H2A, H2B, H4, le CENP-A forme le nucléosome spécifique au centromère. Le domaine de repliage C-terminal fonctionnel du CENP-A est fortement conservé chez les eucaryotes. Cependant, la queue N-terminale de la protéine présente des variations significatives, tant en taille qu’en séquence.Les cœurs du centromère de la levure Saccharomyces cerevisiae contiennent un seul nucléosome CENP-A attaché à un seul fuseau mitotique. Par conséquent, ils sont appelés centromères ponctuels. Cette région centrale du centromère est flanquée d’environ 125 paires de bases de séquences d’ADN péricentrique riches en AT.Cette région est caractérisée par des nucléosomes contenant un histone H3 méthylé.La chromatine du centromère forme une structure tridimensionnelle pour exposer des nucléosomes contenant CENP-A pour interagir avec le kinétochore et les microtubules. En revanche, le noyau centromère des chromosomes humains a disposé alternativement des nucléosomes CENP-A et des nucléosomes H3 réguliers. Ces nucléosomes H3 réguliers sont diméthylés.Ces blocs alternatifs peuvent couvrir jusqu’à cinq mégabases de long et contiennent en grande partie des séquences courtes et répétées D’ADN riche en AT appelées ADN alpha satellite, flanquées d’ADN d’hétérochromatine péricentrique. Le moment du chargement de CENP-A sur les nucléosomes varie également d’une espèce à l’autre. Par exemple, alors que chez l’homme il est chargé entre les phases anaphase et G1, chez les plantes, le chargement se produit à la fin de la phase G2.

5.16:

Variants d’histones dans les centromères

Les variants d’histones sont les protéines histones présentant des variations structurelles et de séquence. Ces variants peuvent être considérés comme des formes « mutantes » qui remplacent leurs homologues histones canoniques dans les nucléosomes. Modifications post-traductionnelles spécifiques sur les variants histones permettent une plus grande complexité de la chromatine et régulent l’expression des gènes spécifiques aux tissus. Les variantes d’histone les plus courantes proviennent des familles d’histones H2A, H2B et d’histones de liaison H1. Cependant, plusieurs variantes des variantes d’histone H3 sont également de plus en plus étudiées.

Variante Histone H3 : CENP-A

La chromatine centrosomique contient une protéine histone spécialisée appelée CENP-A qui partage 60 % de similitude avec l’histone H3 canonique. Il est essentiel pour l’assemblage du kinétochore et la liaison ultérieure des microtubules. Il est également supposé que CENP-A agit comme une marque épigénétique pour maintenir l’identité du centromère. Le CENP-A est reconnu et ciblé sur le centromère via le domaine de ciblage CENP-A (CATD).

Des études In vitro ont montré que les nucléosomes centromériques forment des octomères avec deux copies de CENP-A ainsi que deux copies des histones H2A, H2B et H4. Néanmoins, de nouvelles études chez différents eucaryotes ont conduit à plusieurs modèles concurrents pour la structure des nucléosomes contenant CENP-A. Selon le modèle de l’hémisome, le nucléosome ne contient qu’une seule copie de chaque histone, formant un tétramère. De plus, des études récentes ont montré que les nucléosomes CENP-A sont régulés par le cycle cellulaire. Ils existent sous forme d’octamères en phase S et d’hémisomes au cours d’autres phases du cycle cellulaire.

La dérégulation des fonctions de la CENP-A est liée à l’instabilité chromosomique et au cancer. Plusieurs éléments de preuve indiquent une surexpression de CENP-A dans le cancer du côlon, l’adénocarcinome, les tumeurs des cellules germinales testiculaires, le cancer du sein et le carcinome hépatocellulaire.

Suggested Reading

  1. Molecular Biology of Cell, Alberts, 6th edition, Pages 203-204
  2. Vardabasso, Chiara, Dan Hasson, Kajan Ratnakumar, Chi-Yeh Chung, Luis F. Duarte, and Emily Bernstein. "Histone variants: emerging players in cancer biology." Cellular and molecular life sciences 71, no. 3 (2014): 379-404.