Histone

Définition

Une histone est une protéine qui fournit un support structurel pour un chromosome. Chaque chromosome contient une longue molécule d'ADN, qui doit s'insérer dans le noyau cellulaire. Pour ce faire, l'ADN s'enroule autour de complexes de protéines histones, donnant au chromosome une forme plus compacte. Les histones jouent également un rôle dans la régulation de l'expression des gènes.

Huit protéines histones peuvent s'assembler pour former ce qu'on appelle un nucléosome.

Une histone H1 liée au chromatosome dans un nucléosome :

Les histones appartiennent à la classe de protéines assez petites (environ 100 à 220 acides aminés) contenant une forte proportion d'acides aminés chargés positivement et liés très fortement à l'ADN des eucaryotes; elles sont présentes en quantité très importante dans la chromatine.

Explications

Les histones sont des protéines spécifiques qui forment, avec l'ADN du noyau cellulaire, la chromatine. Les histones servent de bloc de construction pour les nucléosomes qui portent l'ADN. Huit histones forment un globule protéique, formant un noyau autour duquel s'enroule la longue molécule d'ADN.

Les histones jouent un rôle important dans la contraction (condensation) de l'ADN lors de la nucléation des cellules. L'ADN riche en histones s'appelle l'hétérochromatine, l'ADN pauvre en histones s'appelle l'euchromatine. Dans les spermatozoïdes, presque toutes les histones ont été remplacées par la protamine.

Une histone est une protéine basique, de faible masse moléculaire, hautement conservée (en termes d'évolution homologue) chez les eucaryotes ainsi que chez certains procaryotes. Elles forment la chromatine, avec l'ADN, sur la base, entre autres, d'unités connues sous le nom de nucléosomes. La chromatine résout le problème de la taille de l'ADN à l'intérieur du noyau, le compactant. La chromatine est composée d'ADN et de plusieurs types de protéines, dont les principales molécules sont les histones.

Les histones homologues sont étudiées en évolution pour l'homologie qui est l'étude des molécules homologues.

Pour l'acétylation, voir l'acétylation des histones.

Rôle de protéines cellulaires de soutien

Les protéines cellulaires les plus fréquentes sont les protéines histones, chaque cellule eucaryote possédant plusieurs centaines de millions de molécules d'histones, tandis que les autres protéines n'atteignent pas quelques centaines (au plus, des milliers). Ce sont des protéines de faible masse moléculaire, d'environ 11–12 Kd et présentant une teneur élevée, environ 20 %, de lysine et d'arginine (acides aminés basiques).

Avec les charges positives des chaînes latérales de ces résidus, les histones (qui sont extrêmement basiques) se lient aux groupes phosphate de l'ADN (chargés négativement); pour cela, la séquence des bases dans l'ADN n'est pas pertinente. Souvent, les histones sont modifiées par des méthylations, des acétylations, des phosphorylations ou des ADP-ribosylations :

• Méthylations : elles déterminent les modifications permanentes de la chromatine. Ils sont destinés au maintien d'un certain type d'expression génique. enzymes commandées : HMTases.
• Acétylations : dans les queues d'histones au niveau de la lysine et de l'arginine : elles modifient la chromatine, en déterminant qu'elle peut se transcrire. Enzymes commandées : chapeau.
• désacétylations : déterminer la compaction de la chromatine, réduire l'activité de transcription au silence. Enzymes commandées : HDAC.

Chez l'homme, il existe cinq types principaux : les histones H1 et les histones H2A, H2B, H3 et H4. Ces derniers sont également appelés histones nucléosomiques et forment un octamère avec deux histones de chaque; Autour de ce noyau, un brin d'ADN est tordu deux fois. Ce complexe ADN-histone s'appelle le nucléosome et constitue le composant principal du chromosome.

L'ADN tourne autour de 147 paires de bases autour du noyau de l'histone, puis se déplace d'environ 20 à 70 pb dans le sens contraire des aiguilles d'une montre jusqu'à atteindre le nucléosome suivant. La pièce intermédiaire, également appelée ADN de connexion, est "nue", c'est-à-dire qu'elle n'est pas équipée d'histones. L'histone H1 est placée en tant que pièce de fermeture dans chaque nucléosome et entre simultanément en contact avec les groupes voisins. De cette façon, les protéines H1 vont "agrafer" les nucléosomes pour former un fil dense : la fibre de chromatine.

Histone désacétylase (HDAC)

Les inhibiteurs de l'histone désacétylase (HDAC) sont une classe relativement nouvelle d'agents anticancéreux qui jouent un rôle important dans la régulation épigénétique ou non épigénétique, induisant la mort, l'apoptose et l'arrêt du cycle cellulaire dans les cellules cancéreuses. Par exemple, le butyrate.

Des protéines de contrôle de la transcription

Les caractéristiques des histones ont contribué à ce que les histones ne soient visualisées que sous forme de protéines permettant à l'ADN de s'enrouler, acquérant ainsi un premier degré de compactage qui faciliterait son stockage dans le noyau. Cependant, il a fallu beaucoup de temps avant que l'on remarque que la nature exige qu'un groupe de molécules participe à la compaction de l'ADN : toute séquence d'acides aminés chargée positivement pourrait remplir cette fonction. Autrement dit, il n'était pas nécessaire de conserver une séquence précise d'acides aminés sur des millions d'années.

Jusqu'à la seconde moitié des années 1980, ces observations n'étaient pas reconsidérées avec plus d'attention, lorsque les groupes de Roger Kornberg et Donald Brown ont observé que la séquence d'ADN connue sous le nom de boîte TATA (située dans la séquence régulatrice appelée promoteur) intimement associée aux histones du nucléosome, la transcription a été réprimée. Au contraire, lorsqu'une telle séquence est placée à l'extérieur du nucléosome, la transcription peut avoir lieu librement.

Actuellement, il est connu que tout l'ADN nucléaire est enveloppé dans des nucléosomes organisés en fibres de chromatine et que les régulateurs de gènes ne peuvent pas se lier à un ADN aussi compact, car leurs sites de liaison sont recouverts (recouverts) de nucléosomes. Ainsi, les facteurs de transcription doivent d'abord faire le travail de distension des nucléosomes pour obtenir un accès physique.

Un ensemble de facteurs de transcription peut modifier de manière covalente les résidus d'histone situés dans le noyau des nucléosomes. Certains ont une activité histone acétyltransférase, avec laquelle ils acétylent le groupe ε-amino des résidus lysine. Ainsi, ils perdent leur charge positive et ne peuvent plus maintenir les liaisons ioniques, ce qui provoque la distension du noyau des nucléosomes.

De cette manière, les séquences régulatrices de l'ADN sont accessibles. Les histones peuvent également être modifiées par méthylation, ribosylation ou phosphorylation; On ne sait pas encore en détail quels sont les mécanismes précis avec lesquels ces modifications influencent la régulation génétique.

✅ Les histones ont subi relativement peu de changements au cours de l'évolution. La composition en acides aminés des histones d'espèces très éloignées, telles que la vache et le pois, ne présente que des différences minimes.

🚩 Il y a cependant des différences. Les variantes H2A H2A.Z et H2A.X sont présentes chez tous les eucaryotes, tandis que les variantes MacroH2A et H2A-Bbd sont spécifiques aux vertébrés.

En rapport avec "histone"

• désacétylation

  

  La désacétylation est le processus d'élimination des groupes acétyle de la chitine et de substitution des groupes amino réactifs (liaison simple NH2).

• acétylation des histones

  

  L'acétylation des histones signifie la suppression de la charge positive de la molécule d'histone, ce qui affaiblit l'interaction entre les groupes phosphate...

• chromatine

  

  La chromatine est un complexe d'ADN, d'ARN et de protéines qui forme les chromosomes dans le noyau des cellules eucaryotes.

• condensation de la chromatine

  

  La condensation de la chromatine correspond à la spiralisation des filaments de chromatine, aboutissant à des enroulements très serrés qui sont...