Un chromosome eucaryote fonctionnel doit contenir trois éléments : un centromère, des télomères et de nombreuses origines de réplication.
Le centromère est une séquence d’ADN qui relie les chromatides sœurs. C’est également là que les kinétochores, des complexes protéiques auxquels se fixent les microtubules en fuseau, sont construits après la réplication du chromosome. Les kinétochores permettent aux microtubules fusiformes de déplacer les chromosomes à l’intérieur de la cellule pendant la division cellulaire.
Les télomères sont constitués de séquences nucléotidiques répétitives non codantes, à leurs extrémités. Ces séquences sont généralement similaires d’une espèce à l’autre. Ils sont généralement constitués d’unités répétées d’adénine ou de thymine suivies de plusieurs nucléotides de guanine. Les télomères protègent et stabilisent les extrémités des chromosomes. Si un chromosome venait à se casser, il commencerait à se dégrader à l’extrémité nouvellement créée, qui manque de télomère.
Origines de réplication et ARS
Les chromosomes eucaryotes doivent également avoir de nombreuses origines de réplication, qui sont des séquences de nucléotides qui déterminent où commence la réplication de l’ADN. Alors que le nombre précis d’origines de réplication dans le génome humain n’a pas encore été quantifié, au moins 30 000 seraient nécessaires pour que la réplication se produise en temps opportun. Si les chromosomes humains ne contenaient qu’une seule de ces origines, par exemple, il faudrait plus d’un mois pour répliquer un seul chromosome.
Bien que l’importance des origines de réplication soit établie, la définition de ces séquences s’est avérée difficile. Cependant, certaines expériences avec la levure ont identifié quelques candidats. Lorsque certaines séquences chromosomiques sont ajoutées à une cellule de levure en tant que molécule d’ADN circulaire extracellulaire, elles se répliquent de manière autonome. Cela donne leur nom à ces séquences – séquences à réplication autonome (ARS). Certains ARS correspondent probablement à des origines de réplication qui fonctionnent au sein du génome de la levure. Cependant, certains d’entre eux ne sont pas situés le long d’un tronçon d’ADN fortement associé à l’initiation de la réplication.
Chez les mammifères, tels que les humains, et d’autres eucaryotes plus complexes, l’origine des séquences de réplication est mal définie. En effet, ils sont probablement définis par une combinaison de séquence nucléotidique, de protéines associées et de structure de la chromatine.
