Les histones protéines dans les nucléosomes, subissent des modifications post-traductionnelles (PTM) pour augmenter ou diminuer l’accès à l’ADN. Les PTM couramment observés sont la méthylation, l’acétylation, la phosphorylation et l’ubiquitination des acides aminés de la lysine dans la région de la queue de l’histone H3. Ces modifications des histones ont une signification spécifique pour la cellule. Par conséquent, elles sont appelées "code histone". Le complexe protéique impliqué dans la modification des histones est appelé "complexe reader-writer".
Writers
Le Writer est une enzyme qui peut provoquer des modifications spécifiques des histones. Les enzymes d’écriture courantes sont les histones méthyltransférases (HMT) et les histones acétyltransférases (HAT). Les HMT ajoutent un groupe méthyle à la queue des histones, ce qui augmente la compaction de la chromatine, inhibe la transcription et aide à différencier les brins nouvellement synthétisés du brin parental lors de la réplication de l’ADN. Les HAT ajoutent un groupe acétyle à la queue des histones, ce qui diminue la compaction de la chromatine et permet l’accès à l’ADN.
Erasers
Les PTM des histones sont réversibles et peuvent être éliminés par un autre groupe d’enzymes appelées "erasers". Les erasers courrants sont l’histone désacétylase et l’histone déméthylase. Ils éliminent le groupe acétyle ou méthyle de l’histone et modifient le compactage de la chromatine.
Protéines barrières
Les complexes reader-writer marquent les régions d’euchromatine et d’hétérochromatine sur une chromatine. L’acétylation de la lysine de la queue d’histone marque l’euchromatine, tandis que la méthylation marque la région de l’hétérochromatine. Il est important de séparer l’euchromatine riche en gènes de l’hétérochromatine pauvre en gènes, pour une régulation optimale de l’expression des gènes. Sur un long brin de chromatine, des séries d’euchromatine et d’hétérochromatine sont séparées par des séquences barrières. Ces séquences empêchent la propagation de la modification des histones de plusieurs manières. Par exemple, les protéines barrières peuvent attacher la chromatine aux pores nucléaires et empêcher la propagation de l’hétérochromatine.
L’activité aberrante des enzymes writer-eraser est corrélée à plusieurs maladies humaines, notamment la maladie d’Alzheimer, le syndrome de l’X fragile et le cancer. Dans le syndrome de l’X fragile, le gène FRM1 nécessaire au développement cognitif normal est hyperméthylé, ce qui conduit à un silence transcriptionnel du gène.
