La séparation des chromosomes sous la loupe

Publié par Adrien le 31/07/2021 à 09:00
Source: Université de Genève
Au cours de la division cellulaire, les chromosomes sont dupliqués et séparés de manière à ce qu'une copie de chaque chromosome soit héritée par chacune des deux cellules filles émergentes. La bonne répartition des chromosomes exige une grande précision et les défauts de ce processus peuvent provoquer une distribution aberrante des chromosomes et faciliter le développement de cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement...). En analysant la structure de la protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs...) responsable de la séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque...) des chromosomes, une équipe internationale, dirigée par des scientifiques de l'Université de Genève (L'université de Genève (UNIGE) est l'université publique du canton de Genève en...) (UNIGE), a mis en lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) les mécanismes contrôlant cet acteur (Un acteur est un artiste qui incarne un personnage dans un film, dans une pièce de théâtre, à...) essentiel de la division (La division est une loi de composition qui à deux nombres associe le produit du premier par...) cellulaire. Ce travail est publié dans la revue Nature.

Représentation des complexes séparase-sécurine et séparase-CCC, avec représentation artistique de l'ADN en arrière-plan. La séparase libère les deux bras des chromosomes pendant la division cellulaire.
© UNIGE

Avant de se diviser, la cellule duplique son ADN et passe de chromosomes simples à un bras à des chromosomes doubles à deux bras identiques reliés entre eux par un complexe protéique en forme d'anneau: la cohésine. Les deux bras sont ensuite séparés par l'action d'un ciseau (Une paire de ciseaux est un outil coupant.) moléculaire - la séparase - qui coupe une sous-unité du complexe cohésine pour ouvrir l'anneau. Une fois les chromosomes séparés, la cellule se divise et donne naissance à deux cellules filles identiques. Le clivage (Le clivage est l'aptitude de certains minéraux à se fracturer selon des surfaces planes...) de la cohésine par la séparase est hautement régulé et ne doit se produire qu'à un moment très précis du cycle cellulaire (Le cycle cellulaire est l'ensemble des phases par lesquelles une cellule passe entre deux divisions...). Pour ce faire, plusieurs protéines inhibitrices bloquent indépendamment l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) de la séparase jusqu'au moment où les chromosomes doivent être séparés. Cependant, et jusqu'à présent, les mécanismes moléculaires par lesquels les inhibiteurs contrôlent l'activité de la séparase sont restés insaisissables.

La microscopie électronique à haute résolution utilisée pour révéler les mécanismes de régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se...)

Dans cette étude menée par l'équipe d'Andreas Boland, professeur au Département de biologie moléculaire (La biologie moléculaire (parfois abrégée bio mol ou BM) est une discipline...) de la Faculté des sciences de l'UNIGE, les scientifiques ont utilisé la microscopie électronique cryogénique (cryoEM). "Cette technique nous permet d'observer des échantillons biologiques à très haute résolution, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) en les maintenant dans leur état naturel", explique Jun Yu, chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) au Département de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) moléculaire et premier auteur de cette étude.

Grâce à cette méthode, ils ont pu déterminer plusieurs structures de la séparase humaine en complexe avec un de ses inhibiteurs, ce qui a révélé de nouveaux mécanismes de régulation de l'enzyme (Une enzyme est une molécule (protéine ou ARN dans le cas des ribozymes) permettant...). "Il s'avère que ces inhibiteurs occupent des sites qui reconnaissent également le substrat cohésine, bloquant l'action de clivage des ciseaux moléculaires", explique Andreas Boland.

Inhiber une protéine en changeant sa conformation

Si l'un des inhibiteurs, la sécurine, se lie directement au ciseau moléculaire pour bloquer son site actif, un autre inhibiteur - le complexe CCC - agit par un mécanisme plus sophistiqué. En se liant (Un liant est un produit liquide qui agglomère des particules solides sous forme de poudre....) à la périphérie (Le mot périphérie vient du grec peripheria qui signifie circonférence. Plus...) de la séparase, le complexe CCC induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de...) un changement de conformation de la séparase elle-même. En conséquence, les boucles de la séparase - habituellement flexibles et désordonnées - sont réorganisées dans une position fixe, conduisant à une auto-inhibition de l'enzyme.

"Notre travail contribue de manière significative à la compréhension des mécanismes qui régulent l'activation (Activation peut faire référence à :) de la séparase et pourrait aider à concevoir de nouvelles thérapies anticancéreuses", conclut Andreas Boland.
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