Formation of the CenH3-independent holocentromere in Lepidoptera avoids active chromatin
La formation d’holocentromères indépendant de CenH3 chez les lépidopterères évite la chromatine active
Résumé
Despite their essentiality for faithful chromosome segregation, centromere architectures are diverse among eukaryotes and embody two main configurations: mono- and holocentromeres, referring respectively to a localized or unrestricted distribution of centromeric activity. Previous studies revealed that holocentricity in many insects strongly coincides with the loss of the otherwise essential centromeric marker CenH3 (CENP-A), suggesting a molecular link between the two events. In this study, we leveraged recently- identified centromere components and genomics approaches to map and characterize the centromeres of the silk moth Bombyx mori, a holocentric insect representative lacking CenH3. This uncovered a robust correlation between centromere profiles and regions of low chromatin dynamics found anywhere along the chromosome. Transcriptional perturbation experiments showed that centromeres become excluded from active chromatin regions but can form de novo in regions where chromatin activity is low. The identified link to chromatin dynamics helps to discuss the plasticity of centromere identity. In this context, our study points to a novel mechanism of centromere formation that occurs in a manner recessive to the chromosome-wide chromatin landscape rather than being defined by the presence of CenH3. Based on similar profiles observed in additional Lepidoptera, we propose an evolutionarily conserved mechanism that underlies the establishment of holocentromeres through loss of a specified centromere.
Malgré leur caractère essentiel pour une ségrégation fidèle des chromosomes, il existe diverses architectures de centromères parmi les eucaryotes représentés en deux principales configurations : mono- et holocentromères pour, respectivement une distribution localisée ou non localisée de l’activité centromérique. De précédentes études ont révélé que l’holocentrisme chez de nombreux insectes coïncide fortement avec la perte du marqueur centromérique – par ailleurs essentiel – CenH3 (CENP-A), suggérant un lien moléculaire entre les deux évènements. Nous avons exploité des éléments de centromères récemment identifiés ainsi que des approches génomiques pour cartographier et caractériser les centromères du vers à soie Bombyx mori, un insecte représentatif holocentrique dépourvu de CenH3. Cela a révélé une corrélation robuste entre les profils de centromères et les régions de faible dynamique de la chromatine trouvée n’importe où le long du chromosome. Des expériences de perturbation transcriptionnelle ont montré que les centromères sont exclus des régions actives de la chromatine, mais peuvent se former de novo dans les régions où l’activité de la chromatine est faible. Le lien identifié avec la chromatine aide à discuter de la plasticité de l’identité du centromère. Dans ce contexte, notre étude pointe vers un nouveau mécanisme de formation des centromères qui se produit de manière récessive sur le chromosome – large paysage chromatinien plutôt que d’être défini par la présence de CenH3. Sur la base de profils similaires observés chez d’autres lépidoptères, nous proposons un mécanisme conservé qui sous-tend l’établissement d’holocentromères par la perte d’un centromère précis.
Origine : Version validée par le jury (STAR)