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Protamine-like proteins: evidence for a novel chromatin structure

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Protamine-like (PL) proteins are DNA-condensing proteins that replace somatic-type histones during spermatogenesis. Their composition suggests a function intermediate to that of histones and protamines. Although these proteins have been well characterized at the chemical level in a large number of species, particularly in marine invertebrates, little is known about the specific structures arising from their interaction with DNA. Speculation concerning chromatin structure is complicated by the high degree of heterogeneity in both the number and size of these proteins, which can vary considerably even between closely related species. After careful examination and comparison of the protein sequences available to date for the PL proteins, we propose a model for a novel chromatin structure in the sperm of these organisms that is mediated by somatic-type histones, which are frequently found associated with these proteins. This structure supports the concept that the PL proteins may represent various evolutionary steps between a sperm-specific histone H1 precursor and true protamines. Potential post-translational modifications and the control of PL protein expression and deposition are also discussed.Key words: protamine-like proteins, histones, chromatin structure, sperm, evolution.

Les protéines semblables aux protamines sont des protéines condensant l'ADN qui remplacent les histones de type somatique durant la spermatogenèse. Leur composition suggère qu'elles ont un rôle intermédiaire entre ceux des histones et des protamines. Alors que ces protéines ont été bien caractérisées au point de vue chimique chez un grand nombre d'espèces, particulièrement chez les Invertébrés marins, les structures spécifiques générées par leur interaction avec l'ADN sont peu connues. La spéculation sur la structure de la chromatine est compliquée étant donnée la grande hétérogénéité du nombre et de la taille de ces protéines, qui peuvent variés considérablement même chez des espèces étroitement apparentées. Après une étude et une comparaison des séquences des protéines semblables aux protamines disponibles jusqu'à maintenant, nous proposons un modèle d'une structure nouvelle de la chromatine dans les spermatozoïdes de ces organismes qui serait attribuable aux histones de type somatique, fréquemment associées à ces protéines. Cette structure appuie le concept que les protéines semblables aux protamines représenteraient diverses étapes de l'évolution entre un précurseur de l'histone H1 spécifique des spermatozoïdes et les vraies protamines. Les modifications post-traductionnelles potentielles et la régulation de l'expression et de la mise en réserve des protéines semblables aux protamines sont également discutées.Mots clés : protéines semblables aux protamines, histones, structure de la chromatine, spermatozoïdes, évolution.[Traduit par la Rédaction]
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Keywords: chromatin structure; evolution; histones; protamine-like proteins; protéines semblables aux protamines; sperm; spermatozoïdes; structure de la chromatine; évolution

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2002

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