Que sont les nucléosomes?
Les nucléosomes sont les particules de l'ADN responsables de la compaction et de la transcription et peuvent également être porteurs d'informations héréditaires. Chaque nucléosome a un diamètre d’environ 10 nm et consiste en des brins d’ADN enroulés en spirale autour d’un noyau de protéine simple appelé histone. Les nucléosomes sont situés dans le noyau d'une cellule et, lorsqu'ils sont attachés à l'ADN, forment l'une des sept formes de chromatine.
Lorsque les nucléosomes se lient à des brins d'ADN sous forme de sous-unités répétitives, la structure ressemble à une «chaîne de perles». Sous cette forme, l'ADN subit une transcription active, processus par lequel l'ADN est converti en ARN. L'ADN n'est pas converti directement en protéines afin d'éviter les erreurs et la contamination.
La structure du nucléosome est centrée autour de la protéine histone. L'histone est une protéine simple contenant de fortes concentrations d'acides aminés, qui sont les éléments constitutifs de base des gènes. Chaque noyau d'histone contient des paires de chacun des quatre types de protéines d'histone, qui forment l'octomère d'histone. Autour de l'histone, l'octomère enveloppe 146 paires de bases d'ADN sous sa forme superhélique, formant ainsi le nucléosome.
Les nucléosomes sont le «conditionnement» de l'ADN dans le noyau d'une cellule, et la structure de la signature est ce qui détermine l'accessibilité de l'ADN. Les substances chimiques responsables de la transcription ne peuvent pas se connecter à la chromatine si un nucléosome gêne, de sorte que les protéines de transcription doivent d'abord expulser complètement le nucléosome ou le faire glisser le long de la molécule d'ADN jusqu'à ce que la chromatine soit exposée. Une fois que cette partie de l'ADN est transcrite en ARN, les nucléosomes sont autorisés à retourner à leur emplacement d'origine.
Étiré en ligne droite, l'ADN de chaque noyau de mammifère aurait une longueur d'environ deux mètres, mais le noyau d'une cellule de mammifère ne fait que 10 micromètres de diamètre. C'est l'action de pliage complexe des nucléosomes qui permet à l'ADN de s'insérer dans le noyau. L'aspect «perles sur chaîne» provient de l'ADN «linker» qui connecte chaque nucléosome pour former une fibre d'environ 10 nm de diamètre. En présence de l'histone H1, des chaînes répétitives de nucléosomes peuvent former des chaînes de 30 nm de diamètre, avec un rapport de compression beaucoup plus dense. La présence de H1 dans le noyau du nucléosome se traduit par une plus grande efficacité de tassement, car les protéines voisines réagissent pour initier des séquences de repliement et de bouclage qui permettent de contenir autant d'informations dans un si petit paquet. Même aujourd'hui, le mécanisme d'empilement exact initié par les nucléosomes n'est pas complètement compris.