Méthylation des histones

Le mécanisme connu sous le nom de méthylation des histones est une modification épigénétique post-traductionnelle qui implique le transfert de groupes méthyles aux protéines d’histones via des histones méthyltransférases (HMT). Les groupes méthyles sont ajoutés aux « queues » qui dépassent des protéines histones, ce qui est l’emplacement le plus courant pour les modifications post-traductionnelles, en particulier les queues N-terminales. Par ailleurs, la déméthylation des histones est l’élimination des groupes méthyles des queues d’histones catalysée par les histones déméthylases (HDM). La méthylation et la déméthylation des histones sont des modifications épigénétiques qui ont le pouvoir de réduire ou de renforcer l’expression des gènes, notamment à la suite de la modification de la structure de la chromatine.

Une histone est une protéine qui aide à composer la structure de la chromatine, qui est composée d’octamères de protéines enveloppés d’ADN. Ces octamères sont constitués de duplications de quatre histones centrales (H2A, H2B, H3 et H4). Cette unité de chromatine est communément appelée nucléosome. La répression ou l’activation de la transcription peut se produire à la suite de la méthylation ou de la déméthylation des histones, en raison du relâchement ou de la restriction de la structure de la chromatine. L’hétérochromatine et l’euchromatine font référence à la structure de la chromatine qui consiste respectivement en un ADN serré ou lâche autour des histones. L’hétérochromatine est transcriptionnellement inactive alors que l’euchromatine est transcriptionnellement active.

L’endroit et le nombre de groupes méthyles ajoutés aux histones déterminent en grande partie si la chromatine est disponible pour la transcription ou non. Les résidus de queue – lysine (K) et arginine (R) – peuvent être méthylés à des degrés divers avec des résultats différents. Par exemple, lorsque l’histone H4 est monométhylée sur la lysine 20 (H4K20me1), cette modification commune des histones entraîne la contraction de la chromatine. La restriction de la structure de la chromatine empêche la transcription de se produire et réduit l’expression des gènes. Alternativement, la monométhylation de l’histone H3 sur l’arginine 17 (H3R17me1) entraîne une activation de la transcription.

La méthylation de la lysine a été impliquée à la fois dans l’activation de la transcription (H3K4, K36, K79) ainsi que dans l’extinction (H3K9, K27, H4K20), et l’étude des effets de ces modifications d’histones permettra aux chercheurs de mieux comprendre comment le transfert ou l’élimination de différentes quantités de groupes méthyles sur ou à partir de divers résidus lysine ou arginine aura un impact sur l’expression des gènes. Le « code histone » tente de décrire la façon dont les modifications des histones fonctionnent ensemble dans diverses combinaisons pour contrôler certains processus cellulaires.

En mesurant les modifications des histones, les chercheurs peuvent découvrir de nouvelles connaissances épigénétiques sur les processus cellulaires et les états pathologiques. Les modifications anormales, par exemple, ont été liées à de nombreuses maladies différentes, allant du cancer aux troubles auto-immuns et aux maladies inflammatoires et neurologiques. Outre une meilleure compréhension des fondements épigénétiques du processus pathologique, la détection des modifications d’histones peut également contribuer au développement de médicaments ciblant les modifications d’histones.

Avec le kit de dosage multiplex de la modification de l’histone H3 EpiQuik, vous pouvez obtenir une vue d’ensemble de l’état de modification des histones de votre échantillon. Cette méthode de type ELISA ne nécessite qu’un lecteur de microplaques standard. Économisez du temps et de l’argent en mesurant simultanément 21 modifications différentes de l’histone H3, qui incluent tous les motifs les plus importants et les mieux caractérisés :

H3K4me1	H3K4me2	H3K4me3	H3K9me1	H3K9me2	H3K9me3
H3K27me1	H3K27me2	H3K27me3	H3K36me1	H3K36me2	H3K36me3
H3K79me1	H3K79me2	H3K79me3	H3K9ac	H3K14ac	H3K18ac
H3K56ac	H3ser10P	H3ser28P	Total H3

Le kit EpiQuik Histone H4 Modification Multiplex Assay vous permet de mesurer 10 modifications différentes de l’histone H4 dans un format simple, format de type ELISA, qui inclut presque tous les sites modifiés de l’histone H4 :

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H4K5ac	H4K8ac	H4K12ac	H4K16ac	H4R3me2a	H4R3me2s
H4K20me1	H4K20me2	H4K20me3	H4ser1	Total H4

Acétylation des histones

L’acétylation des histones est une modification épigénétique caractérisée par l’ajout d’un groupe acétyle aux protéines histones, spécifiquement aux résidus lysine dans la queue N-terminale. Cette modification des histones est catalysée par des enzymes appelées histones acétyltransférases (HAT). Les deux différents types de HATs – cytoplasmique et nucléaire – sont déterminés en fonction de la localisation intracellulaire et de la spécificité des histones. Alternativement, les histones désacétylases (HDAC) agissent pour éliminer les groupes acétyles dans un processus connu sous le nom de désacétylation des histones.

Similairement aux autres modifications des histones, l’acétylation/désacétylation des histones a un impact sur la structure de la chromatine et, à son tour, sur l’expression des gènes, en rendant l’ADN plus ou moins accessible à la transcription. L’acétylation des résidus lysine conduit à une structure chromatinienne active sur le plan transcriptionnel (euchromatine) et la désacétylation conduit à une structure chromatinienne inactive et condensée (hétérochromatine).

Il existe quatre grandes classes d’HDAC : Classe I, Classe II, Classe III, et Classe IV. Les HDAC1, HDAC2, HDAC3 et HDAC8 appartiennent à la classe I. Les HDAC4, HDAC5, HDAC6, HDAC7, HDAC9 et HDAC10 appartiennent à la classe II. Sept sirtuines, dont SIRT1 à SIRT7, appartiennent à la classe III. Enfin, la classe IV ne comprend que la HDAC11. Ces classifications sont basées sur leur homologie avec les protéines de levure.

En étudiant l’acétylation et la désacétylation des histones, les chercheurs peuvent mieux comprendre le « code des histones. » Cette recherche peut également contribuer au développement de médicaments ciblant les HDAC. Par exemple, les inhibiteurs d’histone désacétylase (HDACi) sont souvent utilisés comme stabilisateurs d’humeur et antiépileptiques et, plus récemment, ils ont été appliqués comme traitement possible du cancer, des maladies neurodégénératives et inflammatoires. Il est intéressant de noter que les inhibiteurs d’HDAC sont connus pour avoir une spécificité envers les cellules tumorales, ce qui peut expliquer leur utilisation répandue comme médicaments anticancéreux.
Voir Acétylation des histones &Kits de désacétylation

Phosphorylation des histones

La phosphorylation des histones est une modification post-traductionnelle qui affecte les résidus sérine, thréonine et tyrosine. Elle implique l’ajout d’un groupe phosphoryle aux queues d’histones, ce qui peut jouer un rôle dans le remodelage de la chromatine. Il est possible que les quatre queues d’histones nucléosomales soient phosphorylées. L’une des fonctions les plus connues de la phosphorylation des histones concerne la réponse cellulaire aux lésions de l’ADN. Bien que de nombreux sites de phosphorylation aient été découverts, de nouveaux sites sont mis en évidence dans le cadre des recherches épigénétiques en cours.
Voir les kits de phosphorylation d’histone

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