Le génome, l’ensemble complet de l’ADN d’un organisme, n’est pas une chaîne statique de nucléotides. Il s’agit plutôt d’une structure hautement dynamique qui est constamment pliée, bouclée et réarrangée. Ces changements dans la structure 3D du génome peuvent avoir un impact profond sur la façon dont les gènes sont exprimés.

Structure de l'ADN et expression des gènes

La double hélice d'ADN est constituée de deux brins de nucléotides, chacun composé d'une molécule de sucre, d'une molécule de phosphate et d'une des quatre bases azotées :l'adénine (A), la thymine (T), la cytosine (C) et la guanine (G). ). La séquence de ces bases le long du brin d’ADN code pour l’information génétique transmise des parents à la progéniture. Les gènes sont des régions spécifiques de l’ADN qui codent pour les protéines, éléments constitutifs de tous les êtres vivants.

La structure de l'ADN est essentielle à l'expression des gènes. La double hélice de l’ADN doit être déroulée et séparée en deux brins simples pour que les gènes puissent être lus par la machinerie de production de protéines de la cellule. Ce processus est appelé transcription. L'ADN simple brin est ensuite utilisé comme modèle pour synthétiser une molécule d'ARN messager (ARNm), qui transporte l'information génétique jusqu'au ribosome, où elle est traduite en protéine.

La structure 3D du génome

La double hélice d’ADN n’existe pas de manière isolée dans la cellule. Il est plutôt contenu dans la chromatine, un complexe d’ADN et de protéines. La chromatine est en outre organisée en chromosomes, qui sont des structures filiformes visibles au microscope.

La structure 3D de la chromatine et des chromosomes est très dynamique. Il peut changer en réponse à divers facteurs, notamment l’environnement cellulaire, le stade du cycle cellulaire et l’expression de gènes spécifiques. Les changements dans la structure 3D du génome peuvent affecter l’accessibilité des gènes à la machinerie de production de protéines de la cellule et ainsi contrôler l’expression des gènes.

Le rôle de la chromatine dans l'expression des gènes

La structure de la chromatine peut favoriser ou réprimer l’expression des gènes. L'euchromatine est une forme peu dense de chromatine qui est plus accessible à la machinerie de transcription et les gènes de l'euchromatine sont donc plus susceptibles d'être exprimés. L'hétérochromatine est une forme de chromatine plus compacte qui est moins accessible à la machinerie de transcription et, par conséquent, les gènes de l'hétérochromatine sont moins susceptibles d'être exprimés.

L’empaquetage de l’ADN dans la chromatine contribue également à réguler le moment de l’expression des gènes. Par exemple, les gènes essentiels à la survie cellulaire sont généralement situés dans l’euchromatine, de sorte qu’ils puissent être exprimés à tout moment. Les gènes qui ne sont nécessaires que dans des conditions spécifiques, tels que les gènes impliqués dans le développement ou la réponse au stress, sont généralement situés dans l'hétérochromatine, de sorte qu'ils peuvent être activés ou désactivés selon les besoins.

Le rôle des chromosomes dans l'expression des gènes

Les chromosomes sont également impliqués dans la régulation de l’expression des gènes. La localisation d'un gène sur un chromosome peut affecter son expression. Par exemple, les gènes situés près du centromère, la région centrale du chromosome, sont plus susceptibles d'être exprimés que les gènes situés près des télomères, les extrémités des chromosomes.

La structure 3D du génome est une caractéristique complexe et dynamique des cellules qui joue un rôle crucial dans la régulation de l’expression des gènes. En comprenant comment la structure 3D du génome est organisée et comment elle évolue, nous pouvons mieux comprendre comment les gènes sont contrôlés et comment les maladies se développent.