Des chercheurs du Wistar Institute ont découvert de nouveaux aspects de l'organisation tridimensionnelle du génome, spécifiquement comment le matériel génétique est compacté et décompacté en temps opportun au cours des différentes phases du cycle cellulaire. Cette étude a été publiée dans Nature Biologie structurale et moléculaire .

"Nous commençons tout juste à comprendre que la façon dont notre génome est organisé spatialement dans nos cellules a un impact profond sur sa fonction, " a déclaré l'auteur principal de l'étude Ken-ichi Noma, Doctorat., professeur agrégé dans le programme d'expression et de régulation génique de Wistar. "Le déchiffrement de la structure tridimensionnelle de la chromatine est essentiel pour comprendre des fonctions clés comme la transcription, Réplication et réparation de l'ADN."

L'information génétique contenue à l'intérieur de chacune de nos cellules est codée par plusieurs mètres de molécules d'ADN. Une telle quantité énorme de matériel génétique est emballée dans un espace microscopique en le repliant en un complexe hautement organisé d'ADN et de protéines appelé chromatine. Bien que déjà considérablement compacté, la chromatine doit être davantage condensée lors de l'entrée en mitose, le processus qui divise chaque cellule en deux cellules identiques, afin de séparer fidèlement le matériel génétique. Tout comme nous emballons les effets personnels dans des cartons plus petits lorsque nous emménageons dans une nouvelle maison, il est plus facile de déplacer et de diviser l'ADN sous forme de chromosomes compactés. Ce procédé est connu depuis plusieurs décennies, pourtant, les mécanismes moléculaires sous-jacents qui régissent la condensation et la décondensation de la chromatine sont encore mal définis.

Le laboratoire Noma a étudié de manière approfondie les mécanismes d'organisation du génome en utilisant la levure à fission comme organisme modèle, car elle partage certaines caractéristiques importantes avec les cellules humaines tout en ayant un génome beaucoup plus petit.

Noma et ses collègues ont déjà décrit comment deux complexes protéiques appelés condensine et cohésine médient la formation de structures fonctionnelles d'organisation du génome appelées domaines topologiques en établissant des contacts qui rapprochent des régions d'ADN distantes. Spécifiquement, cohesin arbitre les contacts locaux, formant de petits domaines topologiques de chromatine, alors que la condensation entraîne des contacts à plus longue portée, l'organisation de domaines plus vastes.

Dans la nouvelle étude, le laboratoire a appliqué une méthodologie génomique similaire pour disséquer la condensation et la décondensation de la chromatine dans les domaines topologiques au fil du temps, suivant la formation et la dégradation des contacts de la chromatine tout au long des différentes phases du cycle cellulaire. Ils ont découvert que les plus grands domaines médiés par la condensine se forment pendant la mitose, tandis que le plus petit, les domaines locaux médiés par la cohésine restent stables tout au long du cycle.

"Contrairement à ce qui était généralement admis sur le terrain, nous constatons que la condensation et la décondensation des domaines de la chromatine se produisent très progressivement et les cellules oscillent doucement entre des états de chromatine plus et moins condensés, " a déclaré le premier auteur de l'étude Hideki Tanizawa, Doctorat., un chercheur associé au laboratoire Noma.

Les altérations des structures tridimensionnelles du génome sont liées aux maladies génétiques et au cancer, présentant un exemple puissant de la façon dont les processus cellulaires de base sont pertinents pour la maladie. "Le domaine est encore dans une phase de découverte précoce, mais notre étude apporte un nouvel éclairage sur un processus biologique fondamental qui peut aider au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques à l'avenir, " ajouta Noma.