Les protéines appelées histones agissent comme des bobines autour desquelles l’ADN s’enroule pour former des nucléosomes. Le processus d’enveloppement de l’ADN est crucial pour emballer de manière compacte l’énorme quantité d’informations génétiques dans l’espace limité des noyaux cellulaires. Les perturbations de cet emballage peuvent entraîner des défauts dans l’expression des gènes et diverses maladies.
Grâce à une technique de pointe connue sous le nom de cryomicroscopie électronique, les chercheurs ont désormais obtenu des images tridimensionnelles détaillées des nucléosomes. En manipulant les séquences d'ADN et les modifications des histones, ils ont identifié les caractéristiques clés qui régissent l'enveloppement de l'ADN. Leurs découvertes sont rapportées dans la revue Nature Communications.
"Nous avons découvert des interactions importantes qui régulent l'étroitesse de l'enroulement de l'ADN autour des nucléosomes. Cette meilleure compréhension pourrait conduire à de nouvelles stratégies pour contrôler l'empaquetage de l'ADN et potentiellement corriger les anomalies d'expression génique associées à des maladies comme le cancer et les troubles du développement", a déclaré le Dr Hiroshi Kimura, chercheur postdoctoral. chercheur au Centre RIKEN pour la recherche sur la dynamique des biosystèmes et auteur principal de l’étude.
L’équipe de recherche a utilisé un type de microscopie cryoélectronique appelée tomographie cryoélectronique, qui permet la reconstruction de structures tridimensionnelles à partir d’échantillons congelés. Cela leur a permis d’observer des nucléosomes dans un état quasi natif au sein de cellules intactes.
Leur analyse a révélé que l’ADN de liaison reliant les nucléosomes voisins influence l’enveloppement de l’ADN. Ils ont découvert que les ADN de liaison longs favorisent un enroulement plus serré de l'ADN, tandis que les ADN de liaison courts entraînent un enroulement plus lâche.
"Nos résultats mettent en évidence l'importance de prendre en compte la longueur de l'ADN du lieur pour comprendre la structure et la fonction des nucléosomes", a déclaré le Dr Kimura.
Les chercheurs ont également découvert que certaines modifications des histones, notamment la méthylation de l’histone H3, affectent l’enveloppement de l’ADN. Cette modification, qui est souvent associée au silençage génétique, desserre l’enroulement de l’ADN.
"Ces résultats fournissent de nouvelles informations sur la façon dont les modifications des histones régulent la dynamique des nucléosomes et la structure de la chromatine", a déclaré le Dr Hiroaki Shinkai, chercheur principal au Centre RIKEN de recherche sur la dynamique des biosystèmes et auteur principal de l'étude.
L’équipe espère que leurs découvertes contribueront à une compréhension plus approfondie de la régulation génique et ouvriront la voie au développement d’interventions thérapeutiques ciblant les troubles de l’emballage de l’ADN.
