Regardless of the deposition pathway, aminoacid 31 in histone variant H3 is essential at gastrulation in Xenopus

The closely related replicative H3 and non-replicative H3.3 variants show specific requirement during development in vertebrates. Whether it involves distinct mode of deposition or unique roles once incorporated into chromatin remains unclear. To disentangle the two aspects, we took advantage of the Xenopus early development combined with chromatin assays. Our previous work showed that in Xenopus, depletion of the non-replicative variant H3.3 impairs development at gastrulation, without compensation through provision of the replicative variant H3.2. We systematically mutated H3.3 at each four residues that differ from H3.2 and tested their ability to rescue developmental defects. Surprisingly, all H3.3 mutated variants functionally complemented endogenous H3.3, regardless of their incorporation pathways, except for one residue. This particular residue, the serine at position 31 in H3.3, gets phosphorylated onto chromatin in a cell cycle dependent manner. While the alanine substitution failed to rescue H3.3 depletion, a phosphomimic residue sufficed. We conclude that the time of gastrulation reveals a critical importance of the H3.3S31 residue independently of the variant incorporation pathway. We discuss how this single evolutionary conserved residue conveys a unique property for this variant in vertebrates during cell cycle and cell fate commitment.; Les variantes H3 réplicative et H3.3 non réplicative, étroitement liées, présentent des besoins spécifiques au cours du développement chez les vertébrés. On ne sait pas encore s'il s'agit d'un mode de dépôt distinct ou de rôles uniques une fois incorporés dans la chromatine. Pour démêler ces deux aspects, nous avons tiré parti du développement précoce de Xenopus combiné à des tests de chromatine. Nos travaux antérieurs ont montré que chez le Xénopus, l'épuisement du variant non réplicatif H3.3 entrave le développement à la gastrulation, sans compensation par la fourniture du variant réplicatif H3.2. Nous avons systématiquement muté H3.3 à chaque quatre résidus qui diffèrent de H3.2 et avons testé leur capacité à remédier aux défauts de développement. De manière surprenante, toutes les variantes mutées H3.3 ont fonctionnellement complété le H3.3 endogène, quelle que soit leur voie d'incorporation, à l'exception d'un résidu. Ce résidu particulier, la sérine en position 31 dans H3.3, est phosphorylé sur la chromatine de manière dépendante du cycle cellulaire. Bien que la substitution par l'alanine n'ait pas permis de remédier à l'appauvrissement de H3.3, un résidu phosphomimique a suffi. Nous concluons que le moment de la gastrulation révèle une importance critique du résidu H3.3S31 indépendamment de la voie d'incorporation du variant. Nous discutons de la façon dont ce résidu unique conservé au cours de l'évolution confère une propriété unique à cette variante chez les vertébrés pendant le cycle cellulaire et l'engagement du destin cellulaire.