mardi , 24 octobre 2017

L’origine du pliage d’ADN semble provenir des Archées

Les chercheurs estiment que l’origine du pliage d’ADN, très caractéristique, semble provenir des archées.


L’origine du pliage d’ADN semble provenir des Archées
Les archées enroulent leur ADN (en jaune) autour de protéines appelées histones (en bleu) La structure enroulée offre une ressemblance frappante avec le nucléosome des eukaryotes avec 8 protéines histones avec de l'ADN enroulé tout autour. Mais contrairement aux eukaryotes, les archées plient leur ADN avec une seule protéine histone en formant une longue structure comme une super-hélice - Crédit : Francesca Mattiroli
Dans les cellules des palmiers, des humains et des microorganismes unicellulaires, l’ADN se plie de la même manière. Désormais, en étudiant la structure 3D des protéines liées à l’ADN dans les microbes appelés archées, les chercheurs de l’Université du Colorado Boulder et de l’Institut médical Howard Hughes (HHMI) ont révélé des similitudes surprenantes avec le pliage de l’ADN dans des organismes plus complexes. Si vous regardez en détail, alors c’est identique selon Karolin Luger, professeure de chimie et de biochimie à l’Université du Colorado Boulder.

Le pliage de l’ADN de l’archée, décrit dans la revue Science, suggère les origines évolutives du pliage du génome. C’est un processus qui consiste à plier l’ADN de façon identique dans tous les eucaryotes (des organismes qui ont un noyau entouré d’une membrane). Comme les eucaryotes et les bactéries, les archées représentent l’un des trois domaines de la vie. Mais on pensait que l’archée faisait partie des parents vivants les plus proches d’un ancêtre qui a plié l’ADN.

Les scientifiques savent depuis longtemps que les cellules dans tous les eucaryotes, du poisson aux arbres en passant par les personnes, plient l’ADN exactement de la même manière. Les brins d’ADN sont enroulés autour d’un “palet de hockey” qui est composé de 8 protéines d’histone en formant ce qu’on appelle un nucléosome. Les nucléosomes sont enfilés ensemble sur un brin d’ADN en formant une structure perlée sur une chaîne. La conservation universelle de ce collier génétique soulève la question de son origine.

Si tous les eucaryotes ont le même style de flexion d’ADN, alors il doit avoir évolué à partir d’un ancêtre commun selon John Reeve, co-auteur de l’étude et microbiologiste de l’Université d’État de l’Ohio. Mais on ignore qui pouvait être cet ancêtre. Les travaux précédents de Reeve ont révélé des protéines histoniques dans des cellules archéales. Mais les archées sont des procaryotes (des microorganismes sans noyau défini) de sorte qu’on ignorait exactement le fonctionnement de ces protéines d’histone. En examinant la structure détaillée d’un cristal qui contenait de l’ADN lié aux histones archaïques, la nouvelle étude révèle exactement comment fonctionne le pliage de l’ADN.

Luger et ses collègues voulaient créer des cristaux de l’histone/ADN dans le Methanothermus fervidus, une espèce d’archée qui aime la chaleur. Ensuite, ils voulaient bombarder les cristaux avec des rayons X. Cette technique, appelée cristallographie aux rayons X, fournit des informations précises sur la position de chaque acide aminé et nucléotide dans les molécules étudiées. Mais la croissance des cristaux était délicate (les histones s’accrocheraient à n’importe quelle partie de l’ADN ce qui ferait perdre la cohérence des structures d’histone-ADN). C’était un gros problème avec la cristallographie selon Luger.

Les archées enroulent leur ADN (en jaune) autour de protéines appelées histones (en bleu) La structure enroulée offre une ressemblance frappante avec le nucléosome des eukaryotes avec 8 protéines histones avec de l'ADN enroulé tout autour. Mais contrairement aux eukaryotes, les archées plient leur ADN avec une seule protéine histone en formant une longue structure comme une super-hélice - Crédit : Francesca Mattiroli

Les archées enroulent leur ADN (en jaune) autour de protéines appelées histones (en bleu) La structure enroulée offre une ressemblance frappante avec le nucléosome des eukaryotes avec 8 protéines histones avec de l’ADN enroulé tout autour. Mais contrairement aux eukaryotes, les archées plient leur ADN avec une seule protéine histone en formant une longue structure comme une super-hélice – Crédit : Francesca Mattiroli

Pourtant, Luger et ses collègues ont persisté. Les chercheurs ont révélé que, malgré l’utilisation d’un seul type d’histone (et pas quatre comme les eucaryotes), les archées étaient en train de replier l’ADN d’une manière très familière en créant le même type de déformations que ceux qu’on trouve dans les nucléosomes d’eucaryotes.

Mais il y avait également des différences. Au lieu de perles individuelles sur une ficelle, l’ADN de l’archée a formé une super-hélice avec une grande courbe de brins d’ADN qui étaient déjà pliés. Chez les archées, vous avez un seul bloc de construction selon Luger. Il n’y a rien qui peut l’arrêter et on peut le comparer à un nucléosome continu.

Et cette formation de super-hélice est importante. Quand une chercheuse de CU Boulder a créé des mutations qui ont entravé cette structure, alors les cellules ont du mal à croître dans des conditions stressantes. De plus, les cellules semblaient ne pas utiliser correctement un ensemble de leurs gènes. Il est clair avec ces mutations qu’ils ne peuvent pas former ces brins selon la chercheuse. Les résultats suggèrent que le pliage de l’ADN de l’archée est un prototype précoce du nucléosome d’eucaryote.

Néanmoins, de nombreuses questions subsistent. Luger a déclaré qu’elle aimerait chercher le lien manquant qui serait une structure semblable à un nucléosome qui comble l’écart entre le simple pli de l’archée et le nucléosome élaboré qu’on trouve dans les eucaryotes. Ce nucléosome élaboré peut compacter une énorme quantité d’ADN dans un petit espace en régulant le comportement des gènes de plusieurs manières.

Source : Science (http://dx.doi.org/10.1126/science.aaj1849)

N'oubliez pas de voter :
1 étoile2 étoiles3 étoiles4 étoiles5 étoiles (1 votes, average: 4,00 out of 5)
Loading...

Faites un don sur notre page Patreon

Quelle est la fiabilité de cette information ou étude ?

Aucun avis particulier

A propos de Jacqueline Charpentier

mm
Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

Répondre

Votre adresse email ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont marqués d'une étoile *

*

Timber by EMSIEN 3 Ltd BG