Les liaisons croisées ADN-protéine (DPC) représentent une forme grave de dommages à l’ADN qui peuvent perturber les processus essentiels basés sur la chromatine. Parmi eux, les liaisons croisées ADN-histone (DHC) se produisent fréquemment au sein des nucléosomes, mais leurs conséquences structurelles et fonctionnelles restent mal comprises en raison de leur instabilité et de leur faible abondance naturelle.
Aujourd'hui, des chercheurs de l'Université de Nankai et de l'Université de Tsinghua ont découvert qu'une seule liaison covalente entre l'ADN et les protéines histones peut effectivement « verrouiller » le nucléosome, l'unité fondamentale de la chromatine, l'empêchant de se déplacer, d'être remodelé ou correctement traité par la polymérase. Les résultats, publiés dans Protéines et cellulesrévèlent comment certaines formes de dommages à l'ADN peuvent rigidifier la chromatine et interférer profondément avec des processus génétiques clés.
En utilisant la chimie du clic, l’équipe a conçu des nucléosomes contenant une seule liaison croisée ADN-histone spécifique à un site pour examiner avec précision ses effets structurels et fonctionnels. La microscopie cryoélectronique a montré que même si la formation de DHC ne modifie pas l'architecture globale des nucléosomes, elle augmente considérablement la rigidité et la stabilité structurelles. Les nucléosomes réticulés ont résisté au désassemblage dans des conditions de sel et de température élevées, ce qui suggère qu'une seule liaison covalente renforce considérablement les interactions ADN-histone. Sur le plan fonctionnel, ce seul DHC était suffisant pour abolir complètement à la fois le glissement des nucléosomes induit thermiquement et le remodelage dépendant de l'ATP par le remodeleur de chromatine SNF2h.
Les tests de transcription utilisant l'ARN polymérase SP6 ont en outre démontré que la formation de DHC bloque l'élongation de la transcription dans les nucléosomes, provoquant une terminaison prématurée à environ 15 paires de bases en amont du site de réticulation. Mécaniquement, cette inhibition ne provient pas d'un obstacle stérique mais de l'incapacité de l'ARN polymérase à piloter la translocation des nucléosomes le long de l'ADN. De plus, les DHC rendent les histones très résistantes à la dégradation protéolytique, ce qui suggère que de telles lésions pourraient échapper aux voies conventionnelles de réparation de l’ADN.
Ensemble, ces résultats établissent les liaisons croisées ADN-histone comme une forme hautement toxique et persistante de dommages à l'ADN qui rigidifie les nucléosomes, altère le remodelage de la chromatine et obstrue la transcription. Cette étude fournit la première analyse systématique des effets du DHC sur le comportement des nucléosomes in vitro et offre de nouvelles informations sur la façon dont le couplage covalent ADN-histone peut influencer la stabilité du génome et la régulation épigénétique dans les cellules vivantes.
