Hétérochromatine - Heterochromatin

L'hétérochromatine est une forme compacte d' ADN ou d' ADN condensé , qui se décline en plusieurs variétés. Ces variétés se situent sur un continuum entre les deux extrêmes de l' hétérochromatine constitutive et de l' hétérochromatine facultative . Les deux jouent un rôle dans l' expression des gènes . Parce qu'il est très compact, il était considéré comme inaccessible aux polymérases et donc non transcrit, cependant selon Volpe et al. (2002) et de nombreux autres articles depuis, une grande partie de cet ADN est en fait transcrite, mais il est continuellement transformé via le silençage transcriptionnel induit par l' ARN (RITS). Des études récentes en microscopie électronique et coloration à l' OsO 4 révèlent que le tassement dense n'est pas dû à la chromatine.

L'hétérochromatine constitutive peut affecter les gènes proches d'elle (par exemple , la panachure à effet de position ). Il est généralement répétitif et forme des fonctions structurelles telles que des centromères ou des télomères , en plus d'agir comme un attracteur pour d'autres signaux d'expression génique ou de répression.

L'hétérochromatine facultative est le résultat de gènes qui sont réduits au silence par un mécanisme tel que la désacétylation des histones ou l' ARN interagissant avec Piwi (piARN) via l' ARNi . Il n'est pas répétitif et partage la structure compacte de l'hétérochromatine constitutive. Cependant, sous des signaux de signalisation développementaux ou environnementaux spécifiques, il peut perdre sa structure condensée et devenir transcriptionnellement actif.


L'hétérochromatine a été associée à la di- et à la tri- méthylation de H3K9 dans certaines parties du génome humain. H3K9me3 concernant la PI méthyltransférases semblent avoir un rôle central dans la modification hétérochromatine lors de l' engagement de la lignée au début de l' organogenèse et la fidélité de la lignée maintien.

Structure

Hétérochromatine vs euchromatine

La chromatine est présente en deux variétés : l' euchromatine et l'hétérochromatine. À l'origine, les deux formes se distinguaient cytologiquement par l'intensité de leur coloration - l'euchromatine est moins intense, tandis que l'hétérochromatine se colore intensément, indiquant un emballage plus serré. L'hétérochromatine est généralement localisée à la périphérie du noyau . Malgré cette dichotomie précoce, des preuves récentes chez les animaux et les plantes ont suggéré qu'il existe plus de deux états distincts d'hétérochromatine, et il peut en fait exister dans quatre ou cinq « états », chacun marqué par différentes combinaisons de marques épigénétiques .

L'hétérochromatine se compose principalement de séquences satellites génétiquement inactives , et de nombreux gènes sont réprimés à des degrés divers, bien que certains ne puissent pas du tout être exprimés dans l'euchromatine. Les centromères et les télomères sont hétérochromatiques, tout comme le corps de Barr du deuxième chromosome X inactivé chez une femme.

Fonction

Modèle général de duplication de l'hétérochromatine au cours de la division cellulaire

L'hétérochromatine a été associée à plusieurs fonctions, de la régulation des gènes à la protection de l'intégrité des chromosomes ; certains de ces rôles peuvent être attribués à l'emballage dense de l'ADN, ce qui le rend moins accessible aux facteurs protéiques qui se lient généralement à l'ADN ou à ses facteurs associés. Par exemple, des extrémités d'ADN double brin nues seraient généralement interprétées par la cellule comme un ADN endommagé ou viral, déclenchant l' arrêt du cycle cellulaire , la réparation de l'ADN ou la destruction du fragment, comme par les endonucléases dans les bactéries.

Certaines régions de la chromatine sont très denses en fibres qui présentent un état comparable à celui du chromosome à la mitose . L'hétérochromatine est généralement héritée par clonage; lorsqu'une cellule se divise, les deux cellules filles contiennent généralement de l'hétérochromatine dans les mêmes régions de l'ADN, ce qui entraîne un héritage épigénétique . Les variations font que l'hétérochromatine empiète sur les gènes adjacents ou s'éloigne des gènes aux extrémités des domaines. Le matériel transscriptible peut être refoulé en étant positionné (en cis ) au niveau de ces domaines frontières. Cela donne lieu à des niveaux d'expression qui varient d'une cellule à l'autre, ce qui peut être démontré par la panachure à effet de position . Les séquences isolantes peuvent agir comme une barrière dans de rares cas où l'hétérochromatine constitutive et des gènes hautement actifs sont juxtaposés (par exemple l'isolant 5'HS4 en amont du locus de la -globine du poulet et des loci dans deux Saccharomyces spp.).

Hétérochromatine constitutive

Article principal: hétérochromatine constitutive

Toutes les cellules d'une espèce donnée emballent les mêmes régions d'ADN dans l' hétérochromatine constitutive , et donc dans toutes les cellules, tous les gènes contenus dans l'hétérochromatine constitutive seront mal exprimés . Par exemple, tous les chromosomes humains 1 , 9 , 16 et le chromosome Y contiennent de grandes régions d'hétérochromatine constitutive. Dans la plupart des organismes, l'hétérochromatine constitutive se produit autour du centromère chromosomique et près des télomères.

Hétérochromatine facultative

Les régions d'ADN emballées dans l'hétérochromatine facultative ne seront pas cohérentes entre les types de cellules au sein d'une espèce, et donc une séquence dans une cellule qui est emballée dans l'hétérochromatine facultative (et les gènes à l'intérieur sont mal exprimés) peut être emballée dans l'euchromatine dans une autre cellule (et les gènes à l'intérieur ne sont plus réduits au silence). Cependant, la formation d'hétérochromatine facultative est régulée, et est souvent associée à la morphogenèse ou à la différenciation . Un exemple d'hétérochromatine facultative est l'inactivation du chromosome X chez les mammifères femelles : un chromosome X est emballé sous forme d'hétérochromatine facultative et réduit au silence, tandis que l'autre chromosome X est emballé sous forme d'euchromatine et exprimé.

Parmi les composants moléculaires qui semblent réguler la propagation de l'hétérochromatine figurent les protéines du groupe Polycomb et les gènes non codants tels que Xist . Le mécanisme d'une telle propagation est encore un sujet de controverse. Les complexes répressifs polycomb PRC1 et PRC2 régulent la compaction de la chromatine et l'expression des gènes et ont un rôle fondamental dans les processus de développement. Les aberrations épigénétiques médiées par la PRC sont liées à l'instabilité et à la malignité du génome et jouent un rôle dans la réponse aux dommages de l' ADN , la réparation de l'ADN et la fidélité de la réplication .

Hétérochromatine de levure

Saccharomyces cerevisiae , ou levure bourgeonnante, est un eucaryote modèleet son hétérochromatine a été bien définie. Bien que la majeure partie de son génome puisse être caractérisée comme de l'euchromatine, S. cerevisiae possède des régions d'ADN qui sont très mal transcrites. Ces loci sont les loci dits de type d'accouplement silencieux (HML et HMR), l'ADNr (codant l'ARN ribosomique) et les régions subtélomériques. La levure à fission ( Schizosaccharomyces pombe ) utilise un autre mécanisme pour la formation d'hétérochromatine au niveau de ses centromères. Le silençage génique à cet endroit dépend des composants de lavoie ARNi . On pense que l'ARN double brin entraîne l'extinction de la région par une série d'étapes.

Dans la levure à fission Schizosaccharomyces pombe , deux complexes ARNi, le complexe RITS et le complexe ARN polymérase dirigée par l'ARN (RDRC), font partie d'une machinerie ARNi impliquée dans l'initiation, la propagation et le maintien de l'assemblage de l'hétérochromatine. Ces deux complexes se localisent de manière siRNA- dépendante sur les chromosomes, au site d'assemblage de l'hétérochromatine. L'ARN polymérase II synthétise un transcrit qui sert de plate-forme pour recruter RITS, RDRC et éventuellement d'autres complexes nécessaires à l'assemblage de l'hétérochromatine. L'ARNi et un processus de dégradation de l'ARN dépendant de l'exosome contribuent à l'extinction des gènes hétérochromatiques. Ces mécanismes de Schizosaccharomyces pombe peuvent se produire chez d'autres eucaryotes. Une grande structure d'ARN appelée RevCen a également été impliquée dans la production d'ARNsi pour médier la formation d'hétérochromatine chez certaines levures à fission.

Voir également

Les références

Liens externes