Une équipe dirigée par des experts en bioinformatique Andreas Keller et Fabian Kern de l’Université de la Sarre ainsi que des chercheurs de l’Université de Stanford ont acquis de nouvelles connaissances sur les manifestations du vieillissement au niveau moléculaire. Ils ont constaté que le processus de lecture des informations génétiques ne se déroule pas aussi bien chez les personnes âgées que chez les plus jeunes.
Ces changements dans le processus de transcription sont dus à des molécules d’ARN particulières qui influencent l’activité de gènes individuels et déterminent ainsi quelles protéines le corps produit – des altérations physiologiques qui peuvent avoir un impact énorme sur le métabolisme du corps. Leurs recherches ont maintenant été publiées dans la revue Biotechnologie naturelle.
Comment et pourquoi nos organes vieillissent-ils ? Pour aider à répondre à cette question, un groupe de chercheurs de Sarrebruck et de Stanford a étudié une partie des mécanismes moléculaires qui sous-tendent le vieillissement. Une équipe dirigée par Andreas Keller, professeur de bioinformatique clinique à l’Université de Sarrebruck, a examiné les organes de souris tout au long de leur vie et a découvert que la quantité de petits ARN non codants (ARNsnc) exprimés dans les organes différait considérablement en fonction de l’âge de la souris. souris.
« Nous avons identifié un certain nombre de molécules d’ARN dont l’abondance augmente avec l’âge, ainsi que celles dont la présence diminue de manière significative », a déclaré Andreas Keller, qui dirige également une équipe de recherche au Département de bioinformatique clinique de l’Institut Helmholtz pour la recherche pharmaceutique. Sarre (HIPS). HIPS est une branche du Centre Helmholtz pour la recherche sur les infections (HZI) à Braunschweig et est géré conjointement avec l’Université de la Sarre.
Certains sncARN régulent spécifiquement les quantités de molécules d’ARN messager (ARNm). Ces molécules d’ARNm transmettent les instructions génétiques codées dans le génome (ADN) à la machinerie de fabrication des protéines d’une cellule. Ils font essentiellement des copies de segments de l’ADN dans la cellule, un processus connu sous le nom de transcription. L’ARNm code ainsi le schéma chimique utilisé pour produire des protéines individuelles, qui à leur tour contrôlent la plupart des processus métaboliques de l’organisme.
« Si vous comparez l’ADN de l’organisme à un livre de cuisine contenant toutes les recettes de protéines, l’ARNm copie des recettes individuelles à partir desquelles les plats correspondants (protéines) sont ensuite créés », a expliqué Viktoria Wagner, biotechnologiste et auteur principal de l’article présentant les résultats de l’étude. recherche de l’équipe. Mais si les molécules d’ARNm sont bloquées par d’autres ARN, le processus de traduction est inhibé, avec pour résultat qu’aucune autre protéine n’est produite.
« Si la production de protéines est inhibée, cela a un impact sur le métabolisme des cellules et des organes et finira par affecter également le processus de vieillissement de l’ensemble de l’organisme », a expliqué Wagner.
L’équipe de recherche de Sarrebruck a pu décrire les signatures moléculaires et les schémas associés au vieillissement. Certaines de ces signatures moléculaires sont de nature générale, c’est-à-dire qu’elles ont été identifiées dans chacun des organes étudiés, d’autres se sont avérées spécifiques à des organes individuels.
« Une molécule particulière a montré des effets très puissants sur le foie », a déclaré le professeur Andreas Keller, qui, avec son équipe à Sarrebruck, a utilisé un logiciel de bioinformatique pour analyser les énormes quantités de données de séquençage générées. « D’autres expériences ont montré le résultat surprenant que certains des mécanismes impliqués sont réversibles, du moins au niveau moléculaire. »
Dans de futures recherches, les bioinformaticiens prévoient d’examiner de plus près les molécules d’ARN et espèrent qu’elles pourront être utilisées pour développer des marqueurs de vieillissement pour certains organes. « En développant ce type de biomarqueur, nous espérons être en mesure d’observer le processus de vieillissement chez les individus en analysant leur sang », a déclaré Keller. Cela pourrait être un développement particulièrement intéressant, car le processus de vieillissement est toujours l’une des principales causes de bon nombre des maladies les plus courantes.
Potentiellement, cela pourrait ouvrir un certain nombre d’autres opportunités en biomédecine. « Nous savons que les maladies infectieuses peuvent parfois soumettre nos cellules à un stress immense, ce qui peut accélérer leur vieillissement », a déclaré Fabian Kern, chef de groupe de recherche junior au HIPS.
Kern, titulaire d’un doctorat en bioinformatique, a joué un rôle déterminant dans le développement des outils logiciels utilisés dans l’étude et a expliqué l’importance de la recherche actuelle comme suit : « En utilisant les dernières méthodes et technologies d’apprentissage automatique, nous pouvons classer avec précision les différentes voies de signalisation moléculaire. À partir des connaissances acquises, nous espérons tirer de nouvelles approches pour développer des produits pharmaceutiques innovants et nous sommes donc déjà à un stade précoce du processus de découverte de médicaments Alors que les agents médicamenteux conventionnels agissent au niveau des protéines, notre approche impliquerait des changements ciblés au niveau le niveau d’ARN messager. »
Plus d’information:
Andreas Keller et al, Caractérisation des changements d’expression dans les ARN non codants au cours du vieillissement et de la parabiose hétérochronique dans les tissus de souris, Biotechnologie naturelle (2023). DOI : 10.1038/s41587-023-01751-6. www.nature.com/articles/s41587-023-01751-6