L'ADN à l'intérieur d'une cellule est organisé de manière à s'adapter parfaitement à la petite taille d'une cellule. Son organisation facilite également la séparation aisée des bons chromosomes lors de la division cellulaire. Le degré auquel l'ADN est étroitement enveloppé peut également affecter les gènes qui sont activés ou désactivés, en affectant la capacité de certaines protéines à se lier à l'ADN.
Dans cet article, nous allons passer en revue les spécificités de chacun de ces effets de l'ADN étroitement enveloppé.
Structure de l'ADN
L'ADN est un grand complexe, composé de plusieurs blocs de construction appelés nucléotides. Ces nucléotides se lient pour former des brins d'ADN. Ces brins peuvent alors s'apparier, sur la base de séquences complémentaires des nucléotides. L'appariement de ces brins forme ce que l'on appelle une structure en double hélice.
La double hélice de l'ADN est ensuite enroulée autour de certaines protéines appelées histones. Cela permet à l'ADN d'être plus étroitement enveloppé et donc de prendre moins de place dans la cellule. L'ADN peut se condenser encore plus lorsque les histones se rapprochent les unes des autres. Cet enroulement encore plus serré de l'ADN provoque la formation de chromosomes étroitement enveloppés ou condensés.
Condensation chromosomique
Pendant la majeure partie de la vie d'une cellule, l'ADN n'est que vaguement enroulé autour des histones et n'est pas sous la forme chromosomique condensée. L'enveloppement plus serré, ou la condensation, des chromosomes ne se produit que pendant la mitose, le processus de division cellulaire. Au cours de la mitose, les chromosomes se condensent de sorte que chaque chromosome est une unité distincte.
Avant la mitose, la cellule copie son ADN afin qu'elle contienne deux copies de chaque chromosome. Les chromosomes s'alignent au milieu de la cellule pendant la mitose, avec les paires de chromosomes côte à côte. Lorsque la cellule se divise, une copie va à chacune des cellules résultantes.
Si les chromosomes ne s'alignent pas correctement, de graves anomalies génétiques peuvent survenir, ce qui peut entraîner la mort de la cellule ou un cancer. La condensation de l'ADN en chromosomes étroitement emballés rend le processus d'alignement et de séparation des chromosomes plus efficace pendant la mitose.
Comment un gène est exprimé
L'expression génique, ou le processus d'activation et de transcription d'un gène, est un processus complexe. Elle implique la liaison de certaines protéines, appelées facteurs de transcription, à la partie du gène qui régule son expression. La plupart des facteurs de transcription favorisent l'expression d'un gène; cependant, certains facteurs de transcription empêchent l'expression d'un gène, c'est-à-dire l'éteignent.
Une fois qu'un facteur de transcription active un gène, une protéine appelée ARN polymérase se déplace le long de l'ADN et forme une séquence complémentaire d'ARN, qui devient alors une protéine.
Effet sur l'expression des gènes
La façon dont l'ADN est enveloppé peut affecter l'expression des gènes, ou quels gènes sont activés. Lorsque les chromosomes sont étroitement condensés, l'ADN est enveloppé de manière très serrée, ce qui rend difficile la liaison des facteurs de transcription à l'ADN. Lorsque l'ADN est moins étroitement enroulé autour des histones, les histones elles-mêmes peuvent affecter l'expression des gènes.
Des modifications, telles que la liaison de groupes phosphate, peuvent se produire sur les histones et ces modifications peuvent amener l'ADN à se lier plus ou moins étroitement aux histones. Les régions de l'ADN qui ne sont que faiblement liées aux histones sont plus accessibles aux facteurs de transcription et à l'ARN polymérase, ce qui facilite l'activation de ces gènes. Lorsque l'ADN est lié plus étroitement aux histones, cependant, il est plus difficile pour la transcription facteurs et l'ARN polymérase pour se lier à l'ADN, ce qui rend plus probable que ces gènes seront transformés désactivé.