Les histones sont un composant des noyaux cellulaires. Leur présence est un trait distinctif entre les organismes unicellulaires (les bactéries) et les organismes multicellulaires (humains, animaux ou végétaux). Seules quelques souches bactériennes possèdent protéines qui sont similaires aux histones. L'évolution a produit des histones afin de mieux et plus efficacement accueillir la très longue chaîne d'ADN, également appelée matériel génétique, dans les cellules des organismes supérieurs. En effet, si le génome humain était séparé, il mesurerait environ 1 à 2 m de long au total, selon le stade cellulaire dans lequel se trouve la cellule.
Que sont les histones?
Dans les organismes plus développés, les histones se trouvent dans les noyaux des cellules et sont riches en charges positives acides aminés (principalement lysine ainsi que arginine). Histone protéines sont divisés en cinq groupes principaux - H1, H2A, H2B, H3 et H4. Entre les différents organismes, les séquences d'acides aminés des quatre groupes H2A, H2B, H3 et H4 diffèrent peu, tandis que plus de différences existent pour H1, une histone de liaison. Dans le rouge nucléé sang cellules d'oiseaux, H1 est même complètement remplacé par un autre groupe d'histones majeur, appelé H5. Le degré élevé de similitude de séquence dans la plupart des histones protéines signifie que dans la plupart des organismes, «l'empaquetage» de l'ADN se produit de la même manière et que la structure tridimensionnelle qui en résulte est également efficace pour la fonction des histones. Ainsi, au cours de l'évolution, le développement des histones doit avoir eu lieu très tôt et se maintenir ainsi, avant même que les mammifères ou les humains n'évoluent.
Anatomie et structure
Une fois une nouvelle chaîne d'ADN d'individu base (appelés nucléotides) se forme dans une cellule, il doit être «emballé». Pour ce faire, les protéines histones se dimérisent, chacune formant alors deux tétramères. Enfin, un noyau d'histone est constitué de deux tétramères, l'octamère d'histone, autour desquels le brin d'ADN s'enroule et pénètre partiellement. Ainsi, l'octamère d'histone est dans la structure tridimensionnelle à l'intérieur du brin d'ADN enroulé. Les huit protéines histones avec l'ADN qui les entoure forment le complexe global d'un nucléosome. La région d'ADN entre deux nucléosomes est appelée ADN de liaison et comprend environ 20 à 80 nucléotides. L'ADN de liaison est responsable de «l'entrée» et de la «sortie» de l'ADN dans l'octamère d'histone. Ainsi, un nucléosome se compose d'environ 146 nucléotides, d'une partie d'ADN de liaison et de huit protéines histones, de sorte que les 146 nucléotides s'enroulent autour de l'octamère d'histone 1.65 fois. En outre, chaque nucléosome est associé à une molécule H1, de sorte que les sites d'entrée et de sortie de l'ADN sont maintenus ensemble par l'histone de liaison, augmentant la compacité de l'ADN. Un nucléosome a un diamètre d'environ 10 à 30 nm. De nombreux nucléosomes se forment chromatine, une longue chaîne ADN-histone qui ressemble à une chaîne de perles au microscope électronique. Les nucléosomes sont les «billes» qui sont entourées ou reliées par l'ADN en forme de chaîne. Un certain nombre de protéines non histones soutiennent la formation des nucléosomes individuels ou de l'ensemble chromatine, qui forme finalement l'individu chromosomes quand une cellule doit se diviser. Chromosomes sont le type maximum de condensation de chromatine et sont visibles au microscope optique lors de la division nucléaire d'une cellule.
Fonction et tâches
Comme mentionné ci-dessus, les histones sont des protéines basiques avec une charge positive, elles interagissent donc avec l'ADN chargé négativement par attraction électrostatique. L'ADN «s'enroule» autour des octamères d'histones de telle sorte que l'ADN devient plus compact et s'insère dans le noyau de chaque cellule. Dans ce processus, le H1 a pour fonction de compacter la structure de chromatine superordonnée et empêche généralement la transcription et donc la traduction, c'est-à-dire la traduction de cette portion d'ADN en protéines via un ARNm. Selon que la cellule est «au repos» (interphase) ou en division, la chromatine est moins ou plus condensée, c'est-à-dire tassée. En interphase, de grandes portions de chromatine sont moins condensées et peuvent donc être transcrites en ARNm, c'est-à-dire lues puis traduites en protéines. Ainsi, les histones régulent la gène l'activité des gènes individuels dans leur voisinage et permettent la transcription et la formation de brins d'ARNm. Lorsqu'une cellule entre dans la division cellulaire, l'ADN n'est pas traduit en protéines, mais est réparti uniformément entre les deux cellules filles qui se forment. Par conséquent, la chromatine est hautement condensée et en outre stabilisée par les histones. chromosomes deviennent visibles et peuvent être distribuées aux cellules nouvellement formées à l'aide de nombreuses autres protéines non histones.
Maladies
Les histones sont essentielles à la formation d'un nouvel être vivant. Si, en raison de mutations dans les gènes d'histone, une ou plusieurs des protéines d'histone ne peuvent pas être formées, cet organisme n'est pas viable et le développement ultérieur est interrompu prématurément. Ceci est principalement dû à la conservation élevée de la séquence des histones. Cependant, on sait depuis un certain temps que chez les enfants et les adultes atteints de divers cerveau tumeurs, des mutations peuvent survenir dans les différents gènes d'histones des cellules tumorales. Surtout dans ce qu'on appelle gliomes, des mutations dans les gènes des histones ont été décrites. En outre, des pièces d'extrémité de chromosome allongées ont été découvertes dans ces tumeurs. Ceux-ci, appelés télomères, les sections terminales des chromosomes sont normalement responsables de la longévité des chromosomes. Dans ce contexte, il apparaît que la forme allongée télomères dans les tumeurs avec des mutations d'histones donnent à ces cellules dégénérées un avantage de survie. Pendant ce temps, d'autres types de cancer sont connus pour avoir des mutations dans les différents gènes d'histones et ainsi produire des protéines d'histones mutées qui n'effectuent pas leurs tâches de régulation ou ne le font que mal. Ces résultats sont actuellement utilisés pour développer des formes de thérapie également pour les tumeurs particulièrement malignes et agressives.
