Les cohésines de levure régulent la formation de boucles de chromatine en métaphase

Publié par Isabelle le 14/02/2020 à 14:00
Source: CNRS INSB

© Romain Koszul & Frédéric Beckouët
L'organisation tridimensionnelle des chromosomes doit être régulée afin d'assurer le bon fonctionnement de processus biologiques tels que la transcription, la réparation ou encore la ségrégation. L'anneau formé par le complexe cohésine est un régulateur important de cette organisation (Une organisation est) dans de nombreuses espèces, notamment chez les mammifères où il établit des boucles de chromatine lors de l'interphase. Dans cette étude, publiée dans la revue Molecular Cell, les chercheurs montrent que de telles boucles structurent également les chromosomes de levure (Une levure est un champignon unicellulaire apte à provoquer la fermentation des matières organiques animales ou végétales. Les levures sont...) en métaphase et caractérisent les protéines régulant leur taille et positionnement (On peut définir le positionnement comme un choix stratégique qui cherche à donner à une offre (produit, marque ou enseigne) une position crédible,...).

Le moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il...) moléculaire cohésine est un complexe protéique en forme d'anneau faisant partie de la famille des complexes impliqués dans la maintenance de la structure des chromosomes (SMC), dont les membres sont conservés chez les eucaryotes comme chez les procaryotes et les archées. Jusqu'à récemment, la cohésine était principalement étudiée pour son rôle clé dans le maintien de la cohésion des chromatides-soeurs après réplication, une cohésion nécessaire pour assurer leur fidèle ségrégation lors de la séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque chose ou son résultat. Plus particulièrement il est employé dans plusieurs domaines :) des chromosomes, étape appelée anaphase.

De nombreuses études, principalement conduites chez les mammifères, montrent que, en plus de ce rôle, ce complexe établit et maintient des boucles de chromatine le long des chromosomes en interphase, c'est-à-dire hors des périodes de division (La division est une loi de composition qui à deux nombres associe le produit du premier par l'inverse du second. Si un nombre est non nul, la fonction "division par ce nombre" est la réciproque de la...) cellulaire. Il est proposé que la cohésine initie la formation de ces boucles en capturant de petites boucles à travers son anneau, qui sont alors progressivement agrandies grâce à son moteur moléculaire promouvant un déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et finalement le sens En architecture...) le long de la molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de matière possédant les...) d'ADN. Bien que leur(s) rôle(s) exact(s) reste(nt) intensivement étudié(s), ces boucles semblent impliquées dans la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) de processus biologiques tels que la transcription. En effet, des régions activatrices ou répressives éloignées d'un gène (Un gène est une séquence d'acide désoxyribonucléique (ADN) qui spécifie la synthèse d'une chaîne de polypeptide ou d'un acide ribonucléique (ARN) fonctionnel. On peut...) peuvent se rapprocher de celui-ci à la faveur du repliement de la chromatine induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de recevoir l'induction de l'inducteur et de la transformer en électricité...) par les boucles, afin de l'activer ou de le réprimer. Les mécanismes qui régulent la formation, l'extension et le positionnement de ces boucles sont activement étudiés.


Deux activités s'opposent à l'expansion des boucles d'ADN: l'activité Wpl1 dissocie les cohésines sur l'ADN, alors qu'Eco1 verrouille le moteur moléculaire des cohésines à l'avancée des cohésines sur l'ADN. Ces protéines sont recrutées par Pds5 sur la cohésine.
© Romain Koszul & Frédéric Beckouët

En utilisant la capture (Une capture, dans le domaine de l'astronautique, est un processus par lequel un objet céleste, qui passe au voisinage d'un astre, est retenu dans la...) de conformation (En chimie, la conformation d'une molécule est l'arrangement spatial des atomes qui la composent. Les molécules dans lesquelles les atomes sont liés chimiquement de la même façon, mais dans lesquelles...) de chromosomes (Hi-C) sur des souches de levure de boulangerie Saccharomyces cerevisiae mutées pour différentes protéines du complexe cohésine, les chercheurs ont révélé que ce complexe était capable d'induire des boucles de chromatine, non en interphase, mais en métaphase (stade de la mitose où les chromosomes dupliqués sont encore regroupés avant l'anaphase). La mise en évidence de ces boucles, de bien plus petite taille que celles retrouvées chez les mammifères, a nécessité la mise en place d'un protocole permettant d'obtenir des matrices de contacts d'une résolution de 1kb. Ces boucles sont établies indépendamment de la cohésion des chromatides soeurs, et jouent un rôle dans la compaction chromosomique.

De nouveaux acteurs protéiques régulant la taille de ces boucles d'ADN ont par ailleurs été caractérisés. Ainsi, les protéines Eco1 et Wpl1, également trouvées dans le complexe cohésine de l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme prépubère est appelé un garçon, tandis...), régulent négativement l'extension des boucles d'ADN. Wpl1 empêche la formation des boucles d'ADN en dissociant les cohésines sur l'ADN, alors que Eco1 inhibe l'extension des boucles en verrouillant le moteur moléculaire des cohésines nécessaire à leur avancée sur l'ADN. Ces protéines sont recrutées sur la cohésine par la protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques. En général, on parle de protéine lorsque la...) Pds5, via deux voies indépendantes qui régulent donc le positionnement des boucles et leurs tailles.

Cette étude montre que les processus moléculaires de formation de boucles de chromatine régulées par la cohésine sont conservés entre l'homme et la levure, mais qu'ils ont été sélectionnés au cours de l'évolution pour répondre à des fonctions biologiques différentes.

En savoir plus
Regulation of Cohesin-Mediated Chromosome (Le chromosome (du grec khroma, couleur et soma, corps, élément) est l'élément porteur de l'information génétique. Les chromosomes contiennent les gènes et permettent leur distribution...) Folding by Eco1 and Other Partners.

Dauban L, Montagne (Une montagne est une structure topographique significative en relief positif, située à la surface d'astres de type tellurique (planète...) R, Thierry A, Lazar-Stefanita L, Bastié N, Gadal O, Cournac A, Koszul R, Beckouët F.
Mol Cell. 2020 Jan 28. pii: S1097-2765(20)30040-X. doi: 10.1016/j.molcel.2020.01.019.

Contacts:
- Romain Koszul- Chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant...) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) au Département génomes et génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) - romain.koszul at pasteur.fr
- Frédéric Beckouët - Chercheur CNRS au Laboratoire de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences...) moléculaire des eucaryotes - frederic.beckouet at ibcg.biotoul.fr

Laboratoires:

Département Génomes et Génétique (CNRS / Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics...) Pasteur)
28 rue (La rue est un espace de circulation dans la ville qui dessert les logements et les lieux d'activité économique. Elle met en relation et structure...) du Dr. Roux.
75724 Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du...) Cedex 15.

Laboratoire de biologie moléculaire des eucaryotes (LBME / CBI) (CNRS / Université de Toulouse (Cette page est consacrée au PRES Université de Toulouse. Pour les pages sur les universités voir Université Toulouse I, Université...) Paul Sabatier)
118 route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie brisée », c'est-à-dire creusée dans la roche, pour ouvrir le chemin.) de Narbonne.
31000 Toulouse.
Cet article vous a plus ? Vous souhaitez nous soutenir ? Partagez-le sur les réseaux sociaux avec vos amis et/ou commentez-le, ceci nous encouragera à publier davantage de sujets similaires !
Page générée en 0.783 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique