Logé dans le noyau, la chromatine est constituée d'ADN et de protéines étroitement emballés. Une forme de chromatine, l'hétérochromatine s'est avérée difficile à imager en raison de sa flexibilité et de sa très petite taille. Crédit :Yoshimasa Takizawa/OIST
Depuis des décennies, les scientifiques ne pouvaient que spéculer sur la forme de l'hétérochromatine, un type de chromatine qui se compose d'ADN et de protéines étroitement emballés. Récemment, cependant, chercheurs de l'Institut des sciences et technologies d'Okinawa, Graduate University (OIST) et Waseda University ont pu définir sa structure grâce à de nouvelles, Imagerie à haut contraste en cryomicroscopie électronique. Leur travail paraît en janvier dans la revue Cellule moléculaire .
La nouvelle recherche montre que, bien que serré, l'hétérochromatine est peut-être moins dense qu'on ne le pensait auparavant. Composée de nucléosomes (faisceaux d'ADN et de protéines en forme de rouleau), l'hétérochromatine est reliée par une fonction semblable à du velcro appelée "Hétérochromatine protéine 1 (HP1)." Cette caractéristique fondamentale permet au corps de « verrouiller » les gènes afin qu'ils ne puissent pas être transcrits.
"La vie telle que nous la connaissons repose sur ces principes, " dit Matthias Loup, l'un des principaux auteurs de l'article et chef de l'unité de microscopie moléculaire cryoélectronique de l'Institut des sciences et technologies d'Okinawa, Université Diplômée (OIST).
« Ce travail est un exemple d'une collaboration très fructueuse, ce qui n'aurait été possible par aucun des groupes de recherche seuls, " dit Hitoshi Kurumizaka, le principal auteur de l'étude à l'Université Waseda. Là, avec Shinichi Machida, professeur assistant à Waseda et co-premier auteur de l'article, les chercheurs ont réussi à purifier l'hétérochromatine in vitro. Les chercheurs de l'OIST ont imagé ces échantillons dans de la glace amorphe semblable à du verre, qui contient des centaines de morceaux d'hétérochromatine, sous un microscope cryoélectronique.
Composée de nucléosomes - des faisceaux d'ADN et de protéines en forme de rouleau - l'hétérochromatine est reliée par une fonction semblable à du velcro appelée protéine hétérochromatine 1. Crédit :Yoshimasa Takizawa/OIST
En utilisant un algorithme informatique pour classer les particules individuelles par type, les scientifiques ont découpé les particules orientées dans la même direction. Puis, ils ont empilé ces découpes numériques les unes sur les autres, combiner des centaines d'images pour créer une image plus claire. Wolf a démontré le concept en plaçant ses mains l'une sur l'autre.
"Si tout s'emboîte parfaitement alors les pouces et tous les doigts s'alignent, " il a dit, "et vous obtenez une résolution plus élevée."
Sur la base de ces images, Wolf et ses collègues ont créé des reconstructions tridimensionnelles de l'hétérochromatine. En raison de la flexibilité de la structure, il était difficile de se faire une idée précise de sa forme, dit Yoshimasa Takizawa, chef de groupe de l'unité et co-premier auteur de l'article. Takizawa a collecté des centaines de milliers d'images de particules individuelles pour obtenir une meilleure résolution.
"Nous avons été surpris de son apparence, " il a dit de la forme de l'hétérochromatine, "mais cela pourrait être cohérent avec d'autres fonctions, comme la liaison d'autres protéines à l'ADN exposé."
À l'avenir, les chercheurs espèrent utiliser leurs connaissances pour comprendre les structures d'ordre supérieur, comme des chaînes entières de nucléosomes.
