Structure de la protéine de noyau de l’histone

Les histones sont fortement (plus violettes = plus conservées) avec (le bleu est une charge positive, le rouge est une charge négative). En raison de cette charge positive, ils interagissent électrostatiquement avec les groupes phosphate chargés négativement dans l’ADN. Il existe cinq grandes classes d’histones: H1 / H5, H2A, H2B, H3 et H4. Les histones,,, et sont connues comme les histones de base, tandis que les histones H1 et H5 sont appelées les histones de liaison.

Les 4 histones «de base» (H2A, H2B, H3 et H4) sont relativement similaires dans structure et sont hautement conservés à travers l’évolution, tous comportant un motif (qui permet la dimérisation facile). Ils partagent également la caractéristique de longues «queues» à une extrémité de la structure des acides aminés, qui sont souvent modifiées de manière covalente pour réguler l’expression des gènes.

Interactions des histones avec l’ADN

Les histones sont les principaux composants protéiques de, agissant comme des bobines autour desquelles l’ADN s’enroule et jouent un rôle dans le gène régulation. Sans histones, l’ADN déroulé dans les chromosomes serait très long; chaque cellule humaine a environ 1,8 mètre d’ADN, mais enroulé sur les histones, il a environ 90 micromètres (0,09 mm) de chromatine, qui, lorsqu’ils sont dupliqués et condensés pendant la mitose, donnent environ 120 micromètres de chromosomes. L’ADN est enroulé autour des nucléosomes avec environ 50 paires de bases d’ADN entre les nucléosomes suivants (également appelés ADN de liaison). Les histones et l’ADN assemblés sont appelés chromatine. Pendant la mitose et la méiose, les chromosomes condensés sont assemblés par des interactions entre les nucléosomes et d’autres protéines régulatrices.

Le noyau nucléosomique est formé de deux et un, formant deux presque par structure tertiaire. 147 paires de bases autour de cette particule centrale 1,65 fois dans un virage super-hélicoïdal à gauche. L’histone de liaison H1 se lie au nucléosome et aux sites d’entrée et de sortie de l’ADN, verrouillant ainsi l’ADN en place et permettant la formation d’une structure d’ordre supérieur.

En tout, les histones font cinq types d’interactions avec l’ADN:

• à partir d’hélices alpha dans H2B, H3 et H4 faire accumuler une charge positive nette au point d’interaction avec des groupes phosphate chargés négativement sur l’ADN
• Liaisons hydrogène entre le squelette de l’ADN et la liaison peptidique dans le squelette des protéines histones
• Interactions entre les sucres histone et désoxyribose sur l’ADN
• entre les chaînes latérales des acides aminés basiques (en particulier la lysine et l’arginine) et les oxygènes de phosphate sur l’ADN
• Insertions de sillons mineurs non spécifiques du H3 et H2B dans deux sillons mineurs chacun sur la molécule d’ADN

En général, les gènes actifs ont moins d’histones liées, tandis que les gènes inactifs sont fortement associés aux histones pendant l’interphase. Il semble également que la structure des histones ait été conservée dans l’évolution, car toute mutation délétère serait gravement inadaptée.

Régulation de la chromatine

Les histones sont sujettes à une modification post-traductionnelle par des enzymes principalement sur leur Queues N-terminales, mais aussi dans leurs domaines globulaires. Ces modifications comprennent la méthylation, l’acétylation, la phosphorylation, la SUMOylation, l’ubiquitination et l’ADP-ribosylation. Cela affecte l’expression des gènes. Le noyau des histones H2A, H2B et H3 peut également être modifié. On pense que les combinaisons de modifications constituent un code, appelé « code histone ». Les modifications d’histones agissent dans divers processus biologiques tels que la régulation génique, la réparation de l’ADN, la condensation chromosomique (dans la mitose, la spermatogenèse et la méiose).

La nomenclature courante des modifications d’histones est:

Donc H3K4me1 désigne la monométhylation du 4ème résidu (une lysine) à partir du début (c’est-à-dire le N-terminal) de la protéine H3.