Rôle de l'histone H1 et de ses partenaires dans la structure et les propriétés épigénétiques de la chromatine – ChromComp

Notre patrimoine génétique va au-delà de la séquence de notre génome. Notre développement, caractéristiques phénotypiques et fonctions cellulaires dépendent de la façon dont l'information génétique codée par l'ADN est organisé en chromatine dans le noyau. L'unité fondamentale de cette organisation, le nucléosome core (NCP) est bien caractérisé au niveau structurel et fonctionnel. La structure atomique de ce complexe formé de 147 pb d'ADN enroulé autour d'une structure protéique octamérique composée de deux copies des quatre histones H2A , H2B , H3 et H4 a été déterminée. La fonction et le mode d'action de la cinquième histone, l'histone H1, est moins bien comprise et l'objectif de ce projet est de fournir de nouvelles informations biochimiques et structurales afin d’éclairer son mode d’action.
L'histone H1 a un rôle crucial dans l'organisation et le compactage des réseaux de nucléosomes et se trouve ainsi impliquée dans plusieurs processus biologiques tels que la transcription, la réplication de l'ADN et la réparation. Elle interagit avec le NCP mais la nature exacte de cette interaction est controversée et la façon dont cette liaison conduit à la compaction de la chromatine et en particulier à la formation de la fibre de chromatine de 30nm reste mal comprise. L'organisation tri-dimensionnelle (3D) du nucléosome contenant H1 et celle de la fibre de chromatine de 30 nm sont deux grands problèmes structuraux demeurés sans réponse depuis plus de 35 ans dans le domaine de la chromatine et notre projet va répondre à ces questions en utilisant de nouveaux outils et technologies d'imagerie.
Le rôle régulateur de H1 dans le compactage de la chromatine est déterminé par son dépot spécifique sur des domaines de chromatine dédiés et par l'action de complexes protéiques qui stabilisent la structure de la chromatine. Le mode de dépôt de H1 ainsi que les partenaires d'interaction in vivo de H1 sont actuellement mal documentés. Notre projet vise à caractériser l'interactome H1 en utilisant des lignées de cellules marquées afin d'identifier les chaperons spécifiques H1 et ses partenaires d'interaction.
Le centromère est un exemple d'une région spécialisée de la chromatine. Nécessaire à la formation de kinetochore, l’assemblage correct du centromère et sa spécification sont essentiels pour la survie des cellules et des aberrations dans ce mécanisme sont à l’origine d’instabilités chromosomiques, d'aneuploïdie et de cancer. CENP-A remplace l'histone H3 classique dans nucléosomes centromériques et constitue le marqueur épigénétique du centromère. La liaison de l’histone H1 aux nucléosomes CENP-A est mal documentée. La structure atomique du nucléosome CENP-A indique que les extrémités de l'ADN sont très flexibles et il est possible que les nucléosomes CENP-A ne soient pas en mesure d’interagir avec l’histone H1. Si tel était le cas, la chromatine centromérique adopterait une structure ouverte. Nous allons analyser les propriétés de liaison de l’histone H1 au nucleosome centromérique au niveau biochimique et structural.
La méthylation de l'ADN est une autre marque épigénétique majeure nécessaire à la différenciation et le développement cellulaire. La liaison de H1 aux nucléosomes contenant de l'ADN méthylé est mal décrite. La protéine MeCP2 humaine a été la première protéine de liaison à l’ADN méthylé identifiée et ses mutations provoquent la plupart des cas de syndrome de Rett, une maladie neurologique du développement lié au chromosome X. hMeCp2 se lie au nucléosome à proximité des sites d’entrée et de sortie de l'ADN où elle est susceptible d'interférer avec l'interaction de l’histone H1. En dépit de son rôle central dans l'organisation de la chromatine, les données structurales sur l'interaction de MeCP2 avec le nucléosome, sont absents. Notre projet vise à déchiffrer l'interaction de MeCP2 avec nucléosomes formés sur de l'ADN méthylé et à étudier au niveau structural de possibles interférences avec l’interaction de H1.