Acides nucléiques
Chromatine
Chromosomes
Centromère : réseau CCAN et les quinze autres protéines CENP

CCAN (Protéines)	Localisation principale	Rôle/Fonction biologique
CENP-C	Noyau du CCAN Liaison au nucléosome CENP-A	Pont principal entre nucléosome CENP-A et kinétochore externe (réseau KMN).
CENP-L, CENP-N	Complexe LN	Liaison directe au nucléosome CENP-A (via CENP-N) Stabilisation du CCAN
CENP-T, CENP-W, CENP-S, CENP-X	Complexe TWSX	Interaction avec l'ADN centromérique Recrutement direct du complexe NDC80 (liaison microtubules)
CENP-H, CENP-I, CENP-K, CENP-M, CENP-G	Complexe HIKM + CENP-G	Stabilisation de la chromatine centromérique Organisation et stabilisation du réseau CCAN
CENP-O, CENP-P, CENP-Q, CENP-R, CENP-U (MLF1IP	Complexe OPQUR	Stabilisation du kinétochore interne Ancrage de la base du kinétochore interne

CENP-L/N

Le complexe CENP-LN est recruté au nucléosome CENP-A, principalement grâce à CENP-N qui assure la reconnaissance spécifique de CENP-A (Structure of the Human Core Centromeric Nucleosome Complex 2020).

1. CENP-N, par un domaine dit pyrine-like de 80 résidus à cinq hélices α (notées α1–α5) précédant son LNHD, reconnaît la boucle L1 (RG loop) exposée de CENP-A du domaine CATD, différence majeure avec H3 canonique (Molecular basis for CENP-N recognition of CENP-A nucleosome on the human kinetochore 2018)

La mutation des résidus de CENP-N impliqués dans la reconnaissance de la boucle L1 empêche son recrutement au kinétochore, confirmant le rôle essentiel de cette interaction.

2. Une fois recruté au nucléosome, CENP-N s'associe à CENP-L pour former le complexe CENP-LN.

Les deux protéines sont des paralogues qui partagent un domaine d'homologie CENP-LN (LNHD) d'environ 130 résidus qui ont des interactions étendues avec l’ADN du nucléosome et aucun contact majeur avec le noyau nucléosomique (Decoding the centromeric nucleosome through CENP-N 2017 et Structural mechanisms of centromeric nucleosome recognition by the kinetochore protein CENP-N 2018).

a. Ces domaines forment un canal au sein de la voûte profonde, apparemment adapté pour entourer un seul filament d'ADN plutôt que les deux filaments adjacents enroulés autour d'un nucléosome.

b. Toutefois, le mode de liaison observé entre le nucléosome CENP-A et la région N-terminale isolée de CENP-N (domaine pyrine-like) ne reflète probablement pas celui adopté au sein du CCAN complet.

En effet, l'intégration de CENP-L et de la tête HIKM du CCAN impose des contraintes stériques incompatibles avec cette conformation (Structure of the human inner kinetochore CCAN complex and its significance for human centromere organization 2022).

3. Au-delà de son rôle dans la reconnaissance du nucléosome, CENP-N favorise également l'empilement des nucléosomes. par son interaction avec la queue de l'histone H4 qui contribue aux interactions nucléosome-nucléosome du fait qu'elle n'est pas acétylée (CENP-N promotes the compaction of centromeric chromatin 2022).

• L'acétylation de H4 sur la lysine 16 (H4K16ac) empêche la formation de cette structure d'ordre supérieur.
• De plus, l'interaction de CENP-N avec le nucléosome modifierait la conformation de la queue N-terminale de l'histone H4, ce qui pourrait favoriser son interaction avec le patch acide ou l’ADN d’un nucléosome adjacent.

CENP-T/W/S/X

Le complexe CENP-TWSX assure l'ancrage du CCAN à la chromatine centromérique et constitue l'une des principales voies de recrutement du complexe NDC80 du kinétochore externe ( réseau KMN).

• Il se lie à l'ADN de liaison (linker DNA) des répétitions α-satellites, qu'il enveloppe partiellement grâce à ses quatre domaines de pli d'histone, dont l'organisation rappelle celle du tétramère canonique H3-H4.
• L'ADN de liaison, légèrement incurvé, interagit notamment avec CENP-TW et CENP-I, contribuant à l'organisation tridimensionnelle du CCAN.

1. CENP-TWSX établit plusieurs interactions avec les sous-unités CCAN et l'ADN voisins :

• avec le complexe CENP-HIKM, via CENP-T et l'extrémité N-terminale de CENP-W,
• avec le domaine pyrine de CENP-N, via CENP-W.

2. Ces contacts créent une chambre fermée qui piège topologiquement l'ADN extranucléosomique.

• Cette chambre est délimitée par les modules CENP-LN, CENP-HIK et CENP-TW, tandis que les autres sous-unités du CCAN contribuent à sa stabilisation.
• Le complexe CENP-TWSX et le repositionnement de la tête du complexe CENP-HIKM induisent une courbure marquée de l'ADN.
• L'ADN commence à s'enrouler autour des domaines de pli de l'histone CENP-TW alors qu'il émerge du canal CENP-LN de manière comparable à la façon dont un tétramère canonique H3-H4 enveloppe l'ADN .

3. La liaison avec la couche externe du kinétochore est assurée par l’extrémité N-terminale de CENP-T, dont les motifs phosphorylés recrutent directement le complexe Ndc80 du réseau KMN, établissant une voie de liaison directe entre la chromatine centromérique et les microtubules, indépendante de la voie CENP-C/Mis12.

CENP-HIKM

Le complexe CENP-HIKM, constitué des protéines CENP-H, CENP-I, CENP-K et CENP-M, est étroitement associé à CENP-G, qui contribue à sa stabilité structurale.

Il occupe une position centrale au sein du CCAN et, par son rôle d'échafaudage, assure la stabilité du kinétochore interne ainsi que l'assemblage correct des complexes recrutés au cours de la mitose (Kinetochore Architecture Employs Diverse Linker Strategies Across Evolution 2022).

1. Il interagit avec CENP-C, CENP-LN et CENP-TWSX, contribuant à la cohésion du réseau et au positionnement correct des différents sous-complexes autour du nucléosome CENP-A.

En association avec le complexe CENP-TWSX, CENP-HIKM participe au remodelage de l'ADN de liaison (linker DNA) et à la formation de la chambre topologique qui entoure l'ADN extranucléosomique.

Cette configuration confère une trajectoire définie à l'ADN centromérique et contribue à son organisation tridimensionnelle au sein du CCAN.

CENP-OPQUR

Le complexe CENP-OPQUR, constitué des protéines CENP-O, CENP-P, CENP-Q, CENP-U et CENP-R, constitue l'un des deux principaux piliers structuraux du CCAN.

1. Il établit de nombreuses interactions avec les autres sous-complexes du CCAN, contribuant ainsi à la cohésion de l'ensemble et au maintien de l'intégrité mécanique du kinétochore interne.

2. Chez les vertébrés, CENP-U recrute la kinase Plk1 au niveau du kinétochore par interaction directe avec son domaine Polo-box (PBD).

• Cette interaction favorise la maturation du kinétochore et la formation d'attachements end-on stables entre les microtubules et les kinétochores, assurant ainsi une congression correcte et une ségrégation fidèle des chromosomes.
• Bien que le complexe CENP-OPQUR ne soit pas indispensable à l'assemblage initial du CCAN, il contribue à la maturation et au bon fonctionnement du kinétochore au cours de la mitose.

CENP-B et la CENP-B box

Bien que CENP-B ne fasse pas partie du réseau CCAN, cette protéine centromérique se lie spécifiquement à la CENP-B box de l'ADN α-satellite .

Elle contribue à l'organisation de la chromatine centromérique et participe à l'établissement et au maintien de nombreux centromères, tout en restant dispensable dans certains contextes, notamment au niveau des néocentromères.