Modulation de la structure de la chromatine par la poly(ADP-ribosyl)ation

Abstract

Nous avons caractérisé les protéines chromosomales acceptrices depoly(ADP-ribose) dans différents niveaux d'organisation de la chromatine et nous avons étudié l'effet structural de leur poly(ADP-ribosyl)ation sur la structure chromatinienne. Premièrement, nous avons démontré à l'aide de techniques d'électrophorèse sur gel de polyacrylamide que le patron des histones poly(ADP-ribosyl)ées dans des préparations de chromatine native varie selon l'état d'automodification de la poly(ADP-ribose) polymérase. Les histones H1, H1°, H2B, H2A et A24 sont principalement modifiées dans des conditions où l'enzyme est faiblement modifiée ( ≤1 uM NAD+). Lorsque l'enzyme est fortement modifiée ( ≥ 10 uM NAD+), l'histone H1 est préférentiellement hyper(ADP-ribosyl)ée. Par la suite, nous avons démontré à l'aide de techniques de microscopie électronique et d'ultracentrifugation analytique qu'à des concentrations physiologiques de NAD+ (200 uM), la synthèse et l'hydrolyse du poly(ADP-ribose) par l'action séquentielle de la poly(ADP-ribose) polymérase et de la poly(ADP-ribose) glycohydrolase purifiées sur la chromatine native provoquent une décondensation-recondensation réversible de la fibre chromatinienne de 30 nm. Ce phénomène est attribué à la formation et à la dégradation des formes hyper(ADP-ribosyl)ées de l'histone H1. Deuxièmement, nous avons montré que le patron des histones modifiées varie également selon les différents niveaux d'organisation de la chromatine à des concentrations physiologiques de NAD+. L'histone H1 est l'histone acceptrice majeure dans la chromatine native tandis que les histones H2B, H2A et A24 sont principalement modifiées dans la chromatine dépourvue en histone H1 et dans des préparations de coeurs nucléosomaux purifiés. Nous avons par la suite observé par microscopie électronique que la poly(ADP-ribosyl)ation de coeurs nucléosomaux purifiés dans ces conditions provoque la dissociation de l'ADN qui entoure l'octamère d'histones. Nous avons également démontré que la poly(ADP-ribosyl)ation de la chromatine dépourvue en histone H1 empêche la génération de la fibre de 30 nm lors de l'addition de l'histone H1. Ce phénomène semble être attribué à la présence des histones modifiées dans l'octamère et/ou de la poly(ADP-ribose) polymérase modifiée puisqu'une forte interaction de celle-ci a été observée sur la chromatine dépourvue en histone H1 tandis qu'une interaction négligeable a été observée avec la chromatine native. Nous avons également observé une interaction importante du poly(ADP-ribose) avec des coeurs nucléosomaux purifiés. Troisièmement, par une approche immunologique, nous avons observé une plus grande accessibilité des histones de l'octamère à différents anticorps monoclonaux et polyclonaux anti histones dans la chromatine native et la chromatine dépourvue en histone H1 poly(ADP-ribosyl)ées. L'ensemble de ces résultats suggère une déstabilisation importante de la structure chromatinienne par la poly(ADP-ribosyl)ation. Nous proposons ainsi un modèle dans lequel la poly(ADP-ribosyl)ation serait impliquée dans la modulation de la structure chromatinienne lors de réparation d'ADN