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8.13:

La structure de la chromatine régule la modification du pré-ARNm

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Molecular Biology
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Chromatin Structure Regulates pre-mRNA Processing

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Chez les eucaryotes, le traitement du pré-ARNm dans le noyau est étroitement couplé à sa transcription. Dès que l’ARN polymérase commence à transcrire, le pré-ARNm nouvellement synthétisé est immédiatement lié par divers facteurs pour être transformer en ARNm mature et fonctionnel. Par conséquent, le taux de transcription des gènes par l’ARN polymérase affecte directement les étapes du traitement de l’ARNm.Un des principaux facteurs qui régule le taux d’activité de l’ARN polymérase est la structure de la chromatine du gène, qui comprend le positionnement des nucléosomes et la modification des histone sur l’ADN matrice. Les nucléosomes sont très stratégiquement placés sur certaines régions de l’ADN. Ils agissent comme une barrière et mettent temporairement en pause l’activité de l’ARN polymérase sur l’ADN.Par exemple, dans la plupart des gènes, un nucléosome est positionné après de l’élément promoteur. Il oblige l’ARN polymérase à s’arrêter sur le site d’intiation de la transcription, donnant suffisamment de temps pour l’assemblage des facteurs d’élongation et du complexe de remodelage de la chromatine qui aide à créer une région exempte de nucléosomes sur l’ADN matrice. En attendant, la cellule peut recruter en 5 prime les enzymes de la coiffe pour le pré-ARNm nouvellement synthétisé.Le positionnement des nucléosomes est également favorisé sur les exons et non sur les introns. Des modifications spécifiques des histones dans ces nucléosomes spécifiques à exon aident à recruter les composants du splicéosome, qui peuvent ensuite être directement transférés à l’ARN en cours de synthèse. Ces modifications d’histone peuvent également contribuer à la sélection de l’exon sur le brin émergent de l’ARNm.Les modifications des histones sur les nucléosomes peuvent recruter différents facteurs protéiques, ce qui peut faciliter la rétention d’exons constitutifs ou alternatifs dans le brin mature d’ARNm. Enfin, le remplacement de l’histone H3 normal par ses variants sur le corps du gène peut conduire à un recrutement défectueux des facteurs d’épissage et améliorer la rétention d’intron, ce qui entraîne la dégradation des ARNm résultants de la voie non-sens ou à l’introduction de mutations dans la protéine traduite. Un tel épissage anormal a été lié à de nombreuses maladies, y compris les troubles neurodégénératifs et les cancers.

8.13:

La structure de la chromatine régule la modification du pré-ARNm

Dans les cellules eucaryotes, les transcrits d’ARNm naissants doivent subir de nombreuses modifications post-transcriptionnelles pour atteindre le cytoplasme cellulaire et se traduire en protéines fonctionnelles. Pendant longtemps, la transcription et le traitement pré-ARNm ont été considérés comme deux événements indépendants qui se produisent séquentiellement dans la cellule. Cependant, il est maintenant bien établi que la transcription et le traitement du pré-ARNm sont deux processus simultanés qui sont précisément régulés à l’intérieur de la cellule.

La structure de la chromatine, en particulier le positionnement du nucléosome et les modifications des histones sur le gène, peuvent contrôler en profondeur le taux d’activité de l’ARN polymérase et le traitement du pré-ARNm sur le site de transcription. Des modifications d’histones spécifiques sur des nucléosomes spécifiques d’exons aident à recruter des facteurs d’épissage sur les sites d’épissage et jouent un rôle actif dans la sélection d’exons pendant l’épissage. Par exemple, la désacétylation des histones conduit à une structure de chromatine serrée. Cela ralentit l’activité de l’ARN polymérase en donnant suffisamment de temps pour recruter des facteurs d’épissage même au niveau des sites d’épissage faibles, conduisant à l’inclusion d’exons alternatifs dans l’ARNm mature. Au contraire, l’acétylation des histones entraîne une structure de chromatine plus relachée qui permet une activité plus rapide de l’ARN polymérase et le recrutement de facteurs d’épissage uniquement sur les sites d’épissage forts, entraînant l’exclusion d’exons alternatifs. Par conséquent, la structure de la chromatine joue un rôle important dans l’épissage constitutif et alternatif du pré-ARNm et régule les modèles d’expression des gènes dans la cellule.

Un autre exemple de régulation de l’épissage de l’ARN par la structure de la chromatine est la triméthylation enrichie de l’histone lysine 36 H3 sur les nucléosomes, qui aide à recruter des facteurs d’épissage sur le site d’épissage. Des mutations dans le processus de méthylation de l’histone H3 peuvent perturber le processus d’épissage et entraîner une rétention d’intron dans l’ARNm mature.

Dans l’ensemble, la régulation du traitement du pré-ARNm, en particulier l’épissage, aboutit à la création d’un pool diversifié de transcrits d’ARNm et, par conséquent, d’une énorme diversité de protéines à partir d’un ensemble fini de gènes.

Suggested Reading

  1. Silvia Jimeno-Gonzalez and Jose C. Reyes. Chromatin structure and pre-mRNA processing work together. TRANSCRIPTION. 2016, VOL. 7, NO. 3, 63–68