BM3 - Nucléosome et Chromatine II

Question 1

Qu’est-ce qui stimule la formation de la fibre 30nm?

Answer 1

L’association entre l’histone H1 (chargée +) et l’ADN de liaison (chargée -).

Question 2

Décrivez les 2 étapes de la formation de la fibre 30nm.

Answer 2

1. Les histones H1 lient deux hélices d’ADN double brins, puis
2. ressèrent les nucléosomes adjacents.

Question 3

Que sont ls 2 facteurs qui permettent la condensation de la fibre 30nm?

Answer 3

1. H1 raproche les nucléosomes
2. Queues Nt (aminoterminales) - stabilisent la structure par leur interactions avec l’ADN internucléosomique (ADN espaceur) et les 147pb associées au nucléosome.

Question 4

Où se trouvent les deux sites d’ancrage des H1 sur les histones?

Answer 4

• Au milieu des 147pb associées au nucléosome (axe de la dyade)
• ADN internucléosomique à une extrémité du nucléosome.

Question 5

Que sont les rôles des queues N terminales dans la fibre de 30nm?

Answer 5

• Chaque terminaison fait un lien hydrogène avec l’ADN de liaison et/ou l’ADN de la superhélice du nucléosome adjacent
• Selon leur charges, les queues Nt de certaines histones d’un nucléosome vont interagir avec les queues Nt de certaines histones du nucléosomes suivant.
• Sont indispensable à la formation de la fibre 30nm, mais leur mécanismes d’interaction sont mal connus.

Question 6

Que sont les caractéristiques de la fibre 30nm?

Answer 6

• 6 nucléosomes par tour
• Spiral hélicoïdale de 11nm de diamètre (diamètre du nucléosome
• Les surfaces des disques d’octamères se font face
• L’ADN de liaison est à l’intérieur de la fibre 30nm, sans jamais traverser l’axe.

Question 7

La compaction de l’ADN en nucléosome puis en fibre de 30nm équivaut à une réduction de longueur de 40X. Comment l’ADN est-elle ensuite empactée pour se rendre à une réduction de 400X?

Answer 7

La fibre de 30nm est ensuite organisée en boucles.

Question 8

Vrai ou Faux: La conformation spaciale des nucléosomes est dynamique car les interactions entre l’ADN et les histones résultent en des liaisons fortes.

Answer 8

Faux: La conformation spaciale est dynamique car les interactions résultent en des liaisons faibles (liaisons d’hydrogène)

Question 9

Qu’est-ce qui permet l’activation ou la répression des gènes dans les nucléosomes?

Answer 9

Les changements de structure des nucléosomes causées par l’action du complexe de remodelage des nucléosomes. Ceci permet l’accès transitoire de certaines protéines de régulation de l’ADN, ce qui permet l’activation et la répression des gènes.

Question 10

Que sont les 2 actions majeures possibles du complexe de remodelage des nucléosomes?

Answer 10

1. Glissement de l’ADN autour de l’octamère -> exprimer différents gènes
2. Transfert de l’octamère d’une double hélice à l’autre.

Question 11

Que sonte les caractéristiques des complexes de remodelage des nucléosomes (SWI/SNF et ISWI)?

Answer 11

• Complexes multiprotéiques contenant 1 sous-unité enzymatique hydrolysant l’ATP (domaine ATPase)
• Capable d’effectuer un déplacement directionnel de l’octamère d’histones sur l’ADN double brin.
• Possèdent 3 sous-domaines :
  1. Pince de positionnement sur les histones au site n
  2. Domaine ATPase (position 52/147 de l’ADN)
  3. Pince de torsion sur les histones au site n + 1

Question 12

Décrivez le mécanisme du complexe de remodelage des nucléosomes lors du glissement de l’ADN.

Answer 12

1. Tire l’ADN unternucléosomique depuis le site de liaison hydrogène (H) le plus proche vers le nucléosome en utilisant l’énergie de l’ATP.
2. Rompt les 5 sites de liaison H entre les histones et l’ADN positionnés entre le site de l’ATPase et l’ADN internucléosomique
3. Les 5 contacts (liaisons H) se reforment avec l’ADN transloqué (plis)
4. Le plis est transmis en rompant et “recollant” un à un les autres sites de liaisons (vague). Lorsque tout les sites de liaison H sont reformés, le nucléosome à changé de position sur l’ADN.

Question 13

Mise à part le glissement de l’ADN et le transfert d’octamères, nommez d’autres rôles importants du complexe de remodelage.

Answer 13

• L’association des protéines de liaison avec l’ADN empêchent la formation de nucléosomes de plus de 150pb. Ces régions sans nucléosomes permettent aux sites de liaison de plusieurs protéines de régulation d’être accessible.
• Certains nucléosomes sont positionnées spécifiquement, souvent sur des sites d’initiation de transcription, grâce au guidage d’une protéine de liaison.

Question 14

Vrai ou Faux: La modification des charges des queues N-terminales altère l’accessibilité à la chromatine.

Answer 14

Vrai.

Question 15

Vrai ou Faux: Les modifications des sites N-terminales sont site et histone-spécifiques.

Answer 15

Vrai.

Question 16

Vrai ou Faux: Lorsqu’une lysine est méthylée, elle peut être acytélée après par une acytélase, et vice-versa.

Answer 16

Faux : Elle doit être démethylée par une déméthylase avant d’être acytélée, et vice-versa.

Question 17

Quel est l’objectif de l’acytélation de la lysine? Décrivez le mode d’action de la protéine enzymatique HAT (Histone AcétyleTransferase) sur la lysine.

Answer 17

Objectif : Neutraliser sa charge positive.
1. Attaque nucléophile du carboxyle ionisée de HAT sur le groupe amine protonée (NH3) de la lysine. Le groupe amine de la lysine devient éléctronégatif = doublet libre.
2. Attaque nucléophile du groupe amine sur le groupe carbonyle (lié à un méthyle) de la coenzyme A.
Réaction complète : Histone-Lysine + coenzyme A (acétyl CoA) -> Histone-Lysine acytélée + coenzyme A.

Question 18

Vrai ou Faux: Les modifications des queues N-terminales se font presque instantanément.

Answer 18

Faux : Elles se font graduellement.

Question 19

Qu’est-ce qui est créé par la modification des queues N-terminales? Quelle est leur importance?

Answer 19

Des sites de liaisons pour les protéines non-enzymatiques de modification de la chromatine sont créés. Ces protéines vont reconnaître et agir spécifiquement avec les formes modifiées des queues N-terminales. Ex. Bromodomaines, avec des queues n-terminales acétylées, = activation. Ex. Chromodomaines et PHD, avec des queues n-terminales méthylées, = répression.

Question 20

Quel est le problème majeur de la réplication des octamères d’histones parentaux? Quel est la solution?

Answer 20

Problème : Les octamères d’histones parentaux ne sont pas répliqués en même temps que l’ADN.
Solution : Il est nécessaire de doubler le nombre d’octamères d’histones. Il y a donc transcription de gènes codants pour de nouvelles histones dès la transition G1/S.

Question 21

Que se passerait t’il dans un chromosome si les octamères d’histones disparaissaient?

Answer 21

• Perte des facultés de compaction de l’ADN en chromosomes (donc la mort)
• Perte de la mémoire épigénétique (cancer)

Question 22

Décrivez comment les nucléosomes sont clivés lors de l’avance de la fourche de réplication.

Answer 22

• Les nucléosomes sont clivés en tétramères H3-H4 et en dimères H2A-H2B.
• Les tétramères H3-H4 parentaux retrouvent rapidement leur position d’origine sur l’une ou l’autre des double hélices soeurs.
• Les dimères H2A-H2B parentaux sont relâchés, au voisinage de la fourche de réplication, pour être repositionnés sur l’une ou l’autre des doubles hélices soeurs grâce au transporteur spécifique FACT-1.

Question 23

Que sont les caractéristiques des chaperons d’histones?

Answer 23

• Nécessaire à l’assemblage des nucléosomes avec les histones nouvellement synthétisées
• Chargés négativement
• S’associent spécifiquement aux tétramères (CAF-1) et aux dimères (NAP-1).

Question 24

Pourquoi dit-on que les chaperons d’histones CAF-1 et NAP-1 sont des navettes nucléo-cytoplasmiques?

Answer 24

Ils transportent les tétramères H3-H4 (CAF-1) et les dimères H2A-H2B (NAP-1) du cytoplasme à la machinerie d’assemblage de la chromatine dans le noyau.

Question 25

Que sont les caractéristiques du chaperon d’histone CAF-1 et de les sous-unités PIP1 et PIP2 de la sous-unité polypeptidique P150?

Answer 25

CAF-1 (Chromatine Assembly Factor):
-Spécifique aux tétramères H3-H4
-Complexe de 3 sous-unités polypeptidiques (P150, P60, RBAP48)
-Permet la première étape de l’assemblage du nucléosomes en déposant les tétramères d’histones H3-H4 nouvellement synthétisés sur l’ADN.
-Opère à la fourche de réplication de l’ADN en se liant avec PCNA (Proliferating Cell Nuclear Antigen), appelée également pince coulissante.
PIP1 : contribue à la liaison de P150 à PCNA à la fourche de réplication
PIP2 : permet 1) La liaison de P150 à PCNA à la foruche de réplication et 2) l’assemblage des nucléosomes lors de la réplication de l’ADN

Question 26

Que sont les caractéristiques du chaperon d’histone NAP-1?

Answer 26

• Spécifiques aux dimères H2A-H2B
• Sont impliquées dans de nombreuses fonctions : incorporations et échange de variants d’histones, translocation des nucléosomes, prolifération cellulaire, régulation du cycle cellulaire, régulation transcriptionelle, réplication et l’apoptose.
• Responsable de l’incorporation des deux dimères H2A-H2B nouvellement synthétisés pour compléter le nucléosome.
• Empêche l’incorporation des dimères H2A-H2B en dehors du tétramère H3-H4
• Constitués de 1 domaine NAP (extrêmement conservé chez les eucaryotes), 1 queue N-terminale (séquence variable), 1 queue C-terminale (très acidique, chargée négativement)

Question 27

Quelle partie de NAP-1 augmente son affinité pour les histones, et pourquoi?

Answer 27

La queue C-terminale, car elle est chargée négativement et les histones sont chargés positivement.