Des séquences spécifiques de l’ADN pour guider l’information épigénétique
L’épigénétique est une discipline en biologie qui considère un niveau d’information transmissible de cellule en cellule et au travers des générations ne dépendant pas directement de l’information contenue dans l’ADN. Un travail collaboratif entre des scientifiques de l’EMBL et de l’Institut pour l’avancée des biosciences (CNRS/INSERM/Université Grenoble Alpes) à Grenoble ainsi que de l’Université de Washington à Saint Louis (USA) vient de montrer qu’en réalité l’établissement de cette information dite ‘épigénétique’, pourrait aussi dépendre de la séquence de l’ADN.
Il y a plus de 50 ans, des chercheurs ont découvert que les protéines organisant l’ADN dans le noyau des cellules (connues sous le nom d'histones), peuvent être modifiées chimiquement par une acétylation. Il a été démontré ultérieurement que l'acétylation des histones est principalement associée à des gènes actifs et qu’elle joue un rôle important dans le contrôle de l’activité de ces gènes. De plus, l’acétylation des histones est considérée comme un élément important dans le système de stockage et d’expression de l’information indépendante de la séquence d’ADN, dite épigénétique.
Une question critique restée sans réponse était la manière dont les enzymes contrôlant l’acétylation des histones ciblent l’ADN d’une manière spécifique. Comment les régions de l’ADN portant des histones acétylées sont-elles reconnues par ces enzymes?
Les chercheurs montrent dans ce travail comment les facteurs de transcription, protéines reconnaissant une séquence spécifique d’ADN et déterminant où et quand les gènes du génome sont régulés, contrôlent l'acétylation des histones. Ils ont combiné des études biochimiques et structurales à une modélisation moléculaire pour révéler le mécanisme moléculaire à l'origine de l'activation d’une acétyltransférase connue sous le nom de p300.
p300 est l'une des enzymes majeures impliquées dans l'acétylation des histones et entre en action quand deux facteurs de transcription se lient l’un à l’autre. Ainsi, l’acétylation des histones se produit spécifiquement au niveau d’une séquence d’ADN reconnue par les facteurs de transcription, ce qui explique pourquoi l’ADN des gènes actifs est également spécifiquement associé à des histones acétylées.
Ces travaux non seulement démontrent comment à l’échelle atomique l’activité d’une enzyme importante pour la vie des cellules est régulée, mais aussi ils mettent en cause la définition même de l’épigénétique comme un système opérant indépendamment de l’information génique.
© Saadi Khochbin
En savoir plus :
Transcription factor dimerization activates the p300 acetyltransferase.
Ortega E, Rengachari S, Ibrahim Z, Hoghoughi N, Gaucher J, Holehouse AS, Khochbin S, Panne D.
Nature. 2018 Oct 15. doi: 10.1038/s41586-018-0621-1.