Des scientifiques découvrent un mécanisme qui façonne la distribution des centromères


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  • Depuis les années 1800, les scientifiques ont noté la configuration des centromères, une région chromosomique spéciale qui est vitale pour la division cellulaire, dans le noyau. Jusqu’à présent, cependant, les mécanismes déterminants et la signification biologique de la distribution des centromères étaient mal compris. Une équipe dirigée par des chercheurs de l’Université de Tokyo et leurs collaborateurs a récemment proposé un mécanisme de régulation en deux étapes qui façonne la distribution des centromères. Leurs découvertes suggèrent également que la configuration du centromère dans le noyau joue un rôle dans le maintien de l’intégrité du génome.

    Les résultats ont été publiés dans Plantes naturelles.

    Au cours du processus de division cellulaire, des domaines chromosomiques spéciaux appelés centromères sont tirés vers les extrémités opposées de la cellule. Une fois la division cellulaire terminée et le noyau cellulaire construit, les centromères sont répartis dans l’espace dans le noyau. Si la distribution des centromères tirés vers les deux pôles reste inchangée, le noyau cellulaire aura des centromères regroupés d’un seul côté du noyau. Cette distribution inégale des centromères est appelée configuration Rabl, d’après le cytologiste du XIXe siècle Carl Rabl. Les noyaux de certaines espèces montrent à la place une distribution dispersée de centromères, connue sous le nom de configuration non Rabl.

    « La fonction biologique et le mécanisme moléculaire de la configuration Rabl ou non-Rabl ont été un mystère à travers les siècles », a déclaré l’auteur correspondant Sachihiro Matsunaga, professeur à la Graduate School of Frontier Sciences de l’Université de Tokyo. « Nous avons réussi à révéler le mécanisme moléculaire pour construire la configuration non-Rabl. »

    Les chercheurs ont étudié la plante Arabidopsis thaliana, également connu sous le nom de cresson de Thale et un spécimen connu pour avoir une configuration non Rabl, et sa forme mutante qui avait une configuration Rabl. Grâce à leurs travaux, ils ont découvert que les complexes protéiques connus sous le nom de condensine II (CII) et les complexes protéiques connus sous le nom de complexe de liaison du nucléosquelette et du cotosquelette (LINC) travaillent ensemble pour déterminer la distribution des centromères pendant la division cellulaire.

    « La distribution des centromères pour la configuration non-Rabl est régulée indépendamment par le complexe CII-LINC et une protéine de lamina nucléaire connue sous le nom de CROWDED NUCLEI (CRWN) », a déclaré Matsunaga.

    La première étape du mécanisme de régulation en deux étapes de la distribution des centromères que les chercheurs ont découvert était que le complexe CII-LINC assure la médiation de la diffusion des centromères de l’anaphase tardive à la télophase – deux phases à la fin de la division cellulaire. La deuxième étape du processus est que les CRWN stabilisent les centromères dispersés sur la lame nucléaire à l’intérieur du noyau.

    Ensuite, pour explorer la signification biologique, les chercheurs ont analysé l’expression des gènes dans A. thaliana et dans son mutant de structure Rabl. Parce qu’un changement dans l’arrangement spatial des centromères modifie également l’arrangement spatial des gènes, les chercheurs s’attendaient à trouver des différences dans l’expression des gènes, mais cette hypothèse s’est avérée incorrecte. Cependant, lorsque le stress des dommages à l’ADN a été appliqué, le mutant a développé des organes à un rythme plus lent que la plante normale.

    « Cela suggère qu’un contrôle précis de l’arrangement spatial des centromères est nécessaire pour la croissance des organes en réponse au stress des dommages à l’ADN, et il n’y a pas de différence de tolérance au stress des dommages à l’ADN entre les organismes non-Rabl et Rabl », a déclaré Matsunaga. « Cela suggère que la disposition spatiale appropriée de l’ADN dans le noyau, quelle que soit la configuration de Rabl, est importante pour la réponse au stress. »

    Selon Matsunaga, les prochaines étapes consistent à identifier la source d’énergie qui modifie l’arrangement spatial de régions d’ADN spécifiques et le mécanisme qui reconnaît l’ADN spécifique.

    « De telles découvertes conduiront au développement d’une technologie pour organiser artificiellement l’ADN dans le noyau cellulaire dans un arrangement spatial approprié », a-t-il déclaré. « On s’attend à ce que cette technologie permette de créer des organismes résistants au stress, ainsi que de conférer de nouvelles propriétés et fonctions en modifiant l’arrangement spatial de l’ADN plutôt qu’en modifiant sa séquence nucléotidique. »

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par Université de Tokyo. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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