Questions et réponses (prof) : Chapitre 8 Flashcards
Comment l’ADN de chaque cellule humaine, qui fait près de 2 mètres, est-il compacté
pour être contenu dans un noyau qui fait moins de 15 microns? Décrivez les différents
niveaux de condensation de l’ADN, en mentionnant les protéines et structures
impliquées, de même que le facteur de compactage obtenu pour chaque niveau.
1 er niveau: nucléosome qui est composé d’un octamère d’histone (2X H2A, 2X
H2B, 2X H3 et 2X H4), autour duquel est enroulé l’ADN avec un pas de gauche sur
1,65 tour (147 pb). Facteur de compactage: ~6 fois (Watson p. 157)
2 e niveau: filament de 30 nm composé de nucléosomes + histone H1. La
structure est soit un solénoïde de pas gauche ou un zigzag. Facteur de
compactage: ~40 fois (Watson p. 172)
3 e niveau: les boucles radiales qui résultent de l’association de boucles de 40 à
90 kb d’ADN associées à un échafaudage composé entre autres de
topoisomérase de type II et de protéines SMC. Facteur de compactage: ~1 000 à
10 000 fois (Watson p. 157)
Vous isolez des noyaux de trois sources différentes, digérez partiellement la chromatine
avec la nucléase de micrococcale, et faites migrer sur gel d’agarose les fragments d’ADN
résultant. Vous observez les patrons de migration suivants pour les 3 sources:
Puits Tailles approximatives (en paires de bases)
1 200, 400, 600, 800
2 180, 360, 540, 720
3 190, 380, 570, 760
Expliquez ce que représentent ces patrons de migration dans chacun des trois
échantillons. Pourquoi ces patrons sont-ils différents? Si vous laissiez agir la nucléase de
micrococcale plus longtemps avec les trois échantillons, cela affecterait-il les patrons de
migrations?
Les patrons de digestion reflètent la taille de l’ADN nucléosomal (147 pb) +
l’ADN de liaison. Le fait d’observer des tailles différentes indique que la taille
de l’ADN de liaison est différente pour chaque échantillon. Une digestion
prolongée à la nucléase de micrococcale résulterait en l’accumulation d’une
seule bande d’ADN de 147 pb.
Énumérez les cinq types principaux d’histones, et décrivez le rôle que joue chaque type à
l’intérieur du nucléosome. Basé sur ce que vous connaissez des histones, laquelle selon
vous a été la plus conservée au cours de l’évolution? Laquelle a été la moins conservée?
H1: lie ADN de liaison et ADN nucléosomal central
H2A + H2B: forment deux dimères
H3 + H4: forment un tétramère dont les modifications sont conservées au
cours de la réplication
Qu’est-ce que la ‘queue’ des histones, et comment peut-on la distinguer du reste de la
protéine
La queue des histones est la partie N-terminale qui émerge du nucléosome.
Les extrémités N-terminales des histones H2A, H2B, H3 et H4 peuvent être
modifiées (acétylation, méthylation, phosphorylation). Elles sont également
accessibles pour une digestion par des peptidases (ex. trypsine).
Décrivez les interactions entre les histones et l’ADN qui déterminent l’enroulement de
l’ADN autour de l’octamère d’histones. De quelle façon l’enroulement de l’ADN autour du
nucléosome affecte-t-il la topologie de l’ADN?
Les interactions de l’ADN autour de l’octamère impliquent des liaisons
hydrogène (~40), la plupart avec les groupements phosphate de l’ADN,
quelques unes (~7) avec les bases exposées dans le sillon mineur.
Il y a 14 points de contact, une par tour d’hélice avec l’octamère d’histones.
Tous impliquent le sillon mineur, donc aucune interaction spécifique de
séquence.
Le tétramère H3-H4 interagit avec les 60 pb centrales de l’ADN nucléosomal
ainsi qu’avec les extrémités de l’ADN qui entrent et sortent du nucléosome.
Les dimères H2A-H2B sont associés aux 30 pb adjacents, de part et d’autre,
des 60 pb centrales.
Le superenroulement de pas de gauche a comme résultat de diminuer le
nombre d’enlacement (Lk).
Comparez les interactions moléculaires qui se produisent entre les protéines d’histone et
l’ADN et ceux qui se produisent entre l’ADN et les protéines de liaisons qui reconnaissent
des séquences spécifiques, tels que des facteurs de transcription. Comment les
différences dans les mécanismes de liaison s’accordent avec le rôle de chacun de ces
types de protéines?
Histones: liens hydrogène dans le sillon mineur (aucune spécificité de
séquence)
Facteurs de transcription: liens hydrogène, interactions de van der Waals,
dans le sillon majeur (spécificité de séquence).
Les facteurs de transcription se lient à des séquences spécifiques contenues
dans les promoteurs des gènes alors que les histones se lient à tout le
génome.
Une fois associé à un segment d’ADN, quelle est la stabilité du nucléosome? Décrivez les
processus—soit passifs ou actifs—qui peuvent déstabiliser les nucléosomes in vivo.
Pourquoi est-il important que les nucléosomes puissent être déstabilisés?
Les nucléosomes ont une dynamique intrinsèque (processus passif), les
interactions reposent sur des liaisons faibles et non des liens covalents. De
plus, des complexes enzymatiques peuvent modifier les queues N-terminales
(perte d’interactions faibles) ou déplacer le nucléosome (processus actif) (p.
175)
À quelle fréquence les nucléosomes sont-ils positionnés sur l’ADN? Décrivez comment le
positionnement précis des nucléosomes peut favoriser, ou empêcher, l’activation de la
transcription? Si vous vouliez positionner un nucléosome à un endroit précis sur un
segment d’ADN, comment vous y prendriez-vous?
Environ 50% (peut-être plus?) des
nucléosomes sont positionnés.
Le positionnement d’un nucléosome
affecte directement l’accessibilité des sites
de liaisons à l’ADN, selon que ces sites
sont localisés aux extrémités du
nucléosome (favorise la transcription) ou
occupent une position centrale (favorise la
répression).
Pour positionner un nucléosome à un
endroit particulier sur un fragment d’ADN,
on pourrait construire un ADN recombinant
possédant un site de liaison pour une
protéine qui interagit avec le nucléosome.
Décrivez le processus par lequel les modifications de la queue des histones sont
conservées au cours de la réplication. Comment la distribution des histones au cours de
la réplication se compare à la réplication semi-conservative de l’ADN?
Modèle distributif.
Quels rôles jouent les bromodomaines et les chromodomaines dans la régulation du
nucléosome? Quelle est la signification de l’interaction de protéines portant ces domaines
avec les acétyl transférases ou les enzymes impliquées dans la méthylation des histones?
Bromodomaine permet la reconnaissance spécifique de certains résidus (Lys
et Arg) acétylés sur la queue des histones.
Chromodomaine permet la reconnaissance spécifique de certains résidus (Lys
et Arg) méthylés sur la queue des histones.
Décrivez les étapes par lesquelles un nucléosome est assemblé en présence des
chaperones d’histone. Que se produit-il lorsque les molécules suivantes sont incubées
ensemble?
(a) H3 et H4: formation d’un dimère puis d’un tétramère H3–H4
(b) H2A et H2B: formation d’un dimère H2A-H2B
(c) Histones purifiées et ADN: formation d’un dimère H2A-H2B et d’un
tétramère H3–H4
(d) H2A, H2B, H3, H4, ADN, et les chaperones d’histone: formation d’un
nucléosome
