Des chercheurs développent une nouvelle approche évolutive pour identifier les protéines qui interagissent de manière fonctionnelle

Jacob Steenwyk, étudiant diplômé en sciences biologiques, et ses collaborateurs à Vanderbilt, à l’Université de Tel Aviv et à l’Université du Wisconsin-Madison ont mesuré la coévolution de paires de gènes partagés entre les levures bourgeonnantes pour identifier les gènes qui participent aux mêmes fonctions cellulaires ou moléculaires.

Les résultats de ces travaux pourraient changer fondamentalement la façon dont nous identifions les gènes ayant des fonctions similaires.

« Dans ce projet, nous avons examiné près de 3 millions de paires de gènes et identifié des cas où des paires de gènes présentaient des preuves solides de coévolution », a déclaré Steenwyk. « Cela nous a permis de dessiner un diagramme de réseau reflétant la structure et la fonction cellulaires et génomiques. »

Ce projet montre que les histoires évolutives des gènes donnent des informations similaires à celles des études génétiques sur des organismes modèles. Il s’agit d’un aperçu extrêmement important car les analyses évolutives sont souvent beaucoup moins difficiles et nécessitent moins de ressources que les études génétiques.

Le travail a été rendu possible grâce à PhyKIT, un nouveau logiciel co-développé par Steenwyk, et aux données génomiques de centaines de génomes. PhyKIT est une nouvelle façon d’utiliser les histoires évolutives des gènes pour éclairer notre compréhension de la façon dont les protéines interagissent à l’intérieur de la cellule. Le groupe cible d’organismes utilisés était les levures bourgeonnantes, un groupe de champignons microscopiques qui disposent d’une pléthore de données évolutives et génétiques.

« Ce manuscrit est le premier projet majeur qui s’est fortement appuyé sur le logiciel que j’ai développé », a déclaré Steenwyk. « En particulier, j’ai utilisé PhyKIT, une boîte à outils largement applicable pour analyser et traiter plusieurs alignements de séquences et phylogénies. »

Alors que Steenwyk reste humble – notant que ce domaine est quelque chose de « nouveau terrain » – ses produits logiciels ont été téléchargés plus de cent mille fois. « Jacob a vu un besoin parmi les biologistes de l’évolution pour un logiciel convivial et robuste. Il a non seulement relevé ce défi en développant de nombreux logiciels, mais a également intégré le développement de logiciels dans son approche pour se demander comment l’évolution des gènes peut nous informer sur leur fonction, « , a déclaré Rokas.

Un autre résultat intéressant est que la fonction des gènes, plutôt que la localisation des gènes dans un chromosome, entraîne la coévolution des gènes. Selon les auteurs, les génomes peuvent être considérés au mieux comme des groupes de gènes étroitement liés. « Notre projet ouvre la voie à l’examen des réseaux de coévolution génétique dans les organismes modèles émergents, les lignées avec moins de données fonctionnelles ou les lignées qui ne sont pas encore génétiquement traçables », a déclaré Steenwyk.

L’article « Un réseau de coévolution de gènes orthologues fournit un aperçu de la structure et de la fonction cellulaires et génomiques eucaryotes » a été publié dans la revue Avancées scientifiquesle 4 mai.