Semaine 2: Génome, Chromatine et Nucléosome Flashcards
Nucléoïde
Région ou l’unique copie de chacun du/des chromosome(s) d’un organisme procaryote est empaqueté
Mégacaryocyte
Cellule hématopoïétique de la moelle osseuse contenant 28 copies de chacun des 23 chromosomes humains et responsable de la thrombogenèse par division de son cytoplasme
Densité génique
Nb de gènes par Mb; plus elle est basse, plus l’organisme est complexe
2 facteurs qui expliquent faible densité génique eucaryote
- Grande taille de chaque gène
- Grandes séquences intergéniques
Quelle proportion du gène est réellement codant?
5%
Proportion du génome représenté par séquences intergéniques
60%
2 types de séquences intergéniques
1- Séquences répétées
2- Séquences uniques
Transcriptase inverse
Enzyme impliquée dans l’insertion de pseudogènes dans le génome; transcrit l’ARN viral en ADN ensuite inséré dans le génome.
Pseudogène pas exprimé car…
Dépourvu de séquences régulatrices initiatrices de transcription
2 types d’ADN répété
1- Microsatellite
2- Dispersées
Proportion du génome représenté par séquences répétées?
50%
D’où proviennent les séquences répétées dispersées?
D’éléments transposables
2 utilités possibles des transposons
1- Création de nouveaux gènes
2- Amortissement des mutations dues à l’environnement
Origine de réplication
Là où la machinerie de réplication s’installe
- Procaryotes: 1 site unique
- Eucaryotes: 1 site tout les 30 à 40 kb
Centromère
- Nécessaire à la ségrégation des chromosomes
- Séquence d’ADN où s’organise le kinétochore
Kinétochore
Complexe protéique qui interagit avec centromères et microtubules pour la ségrégation et la répartition des chromosomes
Télomères
Aux deux extrémités d’un chromosome linéaire
Réplication des extrémités
Site de recrutement de protéines qui remplissent 2 fonctions:
1- Reconnaissent l’extrémité naturelle
2- Protection contre dégradation et recombinaison
Protéine responsable de la réplication des extrémités d’un chromosome linéaire
Télomérase, une polymérase particulière
Particularité du télomère
Une partie est simple brin qui contient une séquence riche en TG répétée des centaines de fois
Rôle de la cohésine
Lie les soeurs chromatides durant le processus de cohésion et jusqu’à la ségrégation de l’anaphase
Événements majeurs de la mitose
- Assemblage du kinétochore
- Disparition de cohésion par protéolyse de cohésine
- Chomatides soeurs tirées aux pôles opposés
SMC
Protéines de cohésion et de condensation
- Très allongées
- Organisées par paires
- Forment des complexes avec les non-SMC
Composition de la cohésine
- 2 protéines SMC (Smc 1 et 3) = ATPases qui dimérisent en présence d’ATP et forment anneau de cohésine
- 2 protéines non-SMC (Scc 1 et 3) = lient domaines ATPases des Smc et stabilisent anneau
Qu’est-ce qui provoque l’ouverture de l’anneau de cohésine?
Protéolyse des non-smc
Rôle de condensine
Condensation des chromosomes en reliant entre elles différentes régions d’un même chromosome
Structure de la condensine
- 2 protéines SMC (Smc 2 et 4)
Prophase
- Condensation des chromosomes
- Enveloppe nucléaire se rompt
Métaphase
- Fuseau mitotique prend forme
- Kinétochores se fixent aux microtubules
- Microtubules liés aux centrosomes des pôles opposés
Attachement bivalent
Permet aux microtubules de tirer 2 chromatides soeur dans des directions opposées
Attachement monovalent
Fixation d’une seule des 2 chromatides ou des 2 au même centrosome (métaphase 1 de la méiose = séparation des paires de chromosomes homologues)
Anaphase
- Chromatides soeurs se séparent
- Tirées aux 2 extrémités de la cellule
Télophase
- Enveloppe nucléaire se reforme
Cytokinèse
- Division du cytoplasme
G1 et G2
- Préparation à l’étape suivante
- Vérification de la phase précédente
2 états de la chromatine observés en microscopie électronique
- Fibres de diamètre 30nm (plus compacte)
- Fibres de diamètre 10nm (moins compacte)
ADN entre les nucléosomes
ADN internucléosomique
ADN fortement lié au nucléosome
ADN du coeur
Combien de fois l’ADN est-il entouré autour de l’octamère d’histones? Combien de paires de bases cela représente-t-il?
1,65 fois pour environ 147 paires de bases
V ou F: Longueur ADN du coeur est constante entre les espèces chez les eucaryotes
Faux, c’est internucléosomique qui est constante
Processus dans lesquels sont impliquées les régions d’ADN non compactées en nucléosomes
- Expression génique
- Réplication
- Recombinaison
Quelles histones font partie de l’octamère?
H2A
H2B
H3
H4
À quoi se lie H1?
ADN internucléosomique
Quels acides aminés sont retrouvés en abondance dans les histones?
Lysine et arginine (chargés positivement)
De quoi le domaine globulaire des histones est-il composé?
3 régions en hélices séparées par 2 petites boucles
H3 et H4 forment…
D’abord des hétérodimères en tête à queue, puis un tétramère H3-H4
H2A et H2B forment…
Des hétérodimères en tête à queue mais sont incapables de former un tétramère par eux-même
Étapes de formation du nucléosome
1- Tétramère H3-H4 se lie à l’ADN
2- Hétérodimères H2A-H2B s’associent au complexe
Modifications possibles des queues amino-terminales des histones
- Phosphorylation
- Méthylation
- Acétylation
Quels résidus sont cibles de modifications sur les queues amino-terminales?
Sérine, arginine, lysine
Axe du nucléosome qui représente un double axe de symétrie
Axe de la dyade
Avec quelle région de l’ADN du coeur le tétramère H3-H4 interagit-il?
Les 60 pb centrales
Quel histone interagit avec les 13 dernières pb de chaque extrémité de l’ADN
La partie N-terminale de H3 qui forme une 4e hélice
Avec quelle partie de l’ADN les hétérodimères H2A-H2B interagissent-ils?
Les 30 pb de part et d’autres des 60 pb centrales
Quelle serait la cause des courbures de l’ADN lors de la formation du nucléosome?
L’association du tétramère H3-H4 avec le milieu et les extrémités de l’ADN
Combien de points de contact entre l’ADN et l’octamère existe-t-il? Qu’est-ce que ces contacts représentent?
Il y en a 14; un à chaque fois que le petit sillon touche l’octamère
Quelles liaisons sont à l’origine de la courbure de l’ADN
Liaisons H (environ 40) entre les atomes d’oxygènes du squelette de l’ADN et les protéines de l’octamère
Où les queues H2B et H3 émergent-elles?
Environ à la même distance l’une de l’autre, autour du disque de l’octamère
Où les queues H2A et H4 émergent-elles?
Au-dessus ou en-dessous des 2 hélices d’ADN mais pas au travers
Utilité de l’enroulement de l’ADN autour d’histone à part la compaction
Stabilisation de la superhélicité négative pour des processus comme la transcription, la réplication ou la recombinaison
Gyrase
Topoisomérase spécialisée des procaryotes qui maintient le génome dans un état de surenroulement négatif permanent.
Gyrase avec ATP et sans ATP (différence)
- Avec ATP: Introduit des supertours négatifs
- Sans ATP: Permet seulement le relâchement de l’ADN
2 conformations de l’ADN chromatinienne
Hétérochromatine et euchromatine
Hétérochromatine
- Marquage dense
- Apparence condensée
- Suppression d’expression génique
- Assemblé en structures d’ordre supérieur
Euchromatine
- Marquage faible
- Structure ouverte
- Niveau d’expression génique élevé
- Assemblage plus simple
Quel est l’effet de l’ajout de H1 au nucléosome?
Intégration d’environ 20pb de plus au nucléosome
Resserre les nucléosomes entre eux
Les sites de liaison de H1 sont-ils symétriques ou asymétriques par rapport à l’axe de la dyade?
Asymétriques
Où sont les 2 sites de liaison de chaque H1?
- Un sur ADN internucléosomique
- Un au milieu de l’ADN du coeur
Quels facteurs affectent la nature de l’angle donné par la liaison de H1 au compelxe nucléosomique?
- [sels]
- pH
- Présence d’autres protéines
Quel événement représente le deuxième niveau de compaction de l’ADN?
La liaison de H1 qui entraine la formation d’une fibre de 30nm à partir de l’ADN nucléosomal
2 modèles de structure pour la fibre de 30nm
- Solénoïde
- Zigzag
Modèle solénoïde
- Superhélice d’environ 6 nucléosomes par tour
- Disques de nucléosomes empilés sur les bords de l’hélice
- ADN internucléosomique ne passe jamais à travers l’axe de la fibre
Modèle en zigzag
- Fibre de 30 nm représente la forme compactée du modèle en zigzag
- Passage de l’ADN internucléosomique au travers de l’axe central de la fibre
Les queues N-terminales sont essentielles pour…
La formation de la fibre de 30nm
Fonction des queues N-terminales
Stabiliser la fibre de 30nm par interaction avec le coeur du nucléosome adjacent
Quelles régions de quelles histones interagissent entre elles lors de la stabilisation de la fibre de 30nm?
La queue H4 chargée positivement interagit avec une région de H2A chargée négativement dans un autre nucléosome
Par quel facteur la fibre de 30nm compacte-t-elle l’ADN?
40x
Comment la fibre de 30nm se replie-t-elle?
En boucles de 40 à 90kb retenues par la matrice nucléaire
2 protéines qui composent la matrice nucléaire
- Topoisomérase II
- SMC
Rôle de la topo II dans la matrice nucléaire
- Une à chaque 50kb
- Fait partie du mécanisme de fixation e l’ADN à la base des boucles
Rôle des protéines SMC dans la matrice nucléaire
- Condensent et assemblent les chromatides soeurs entre elles durant la réplication
- L’association avec la matrice offre une base pour les interactions entre elles et l’ADN chromosomique
2 exemples de variantes d’histones
- H2A.X
- CENP-A
H2A.X
- Variant de H2A
- Devient phosphorylé lors d’une cassure d’ADN et recrute les enzymes de réparation nécessaires
CENP-A
- Variant de H3
- Présent dans les centromères
- Associés au kinétochore
- Queue N-terminale plus longue que celle de H3 mais domaine gobulaire similaire
- Queue plus longue sert à association avec protéines du kinétochore
