Une publication récente de chercheurs de l’Université du Kentucky explique l’importance d’identifier et de comprendre comment les différences entre les tissus et les cellules modifient l’expression des gènes sans modifier le code génétique sous-jacent.
Les cours d’introduction à la biologie enseignent que l’ADN est transcrit en ARN, qui est ensuite traduit en protéines. Cependant, de nombreux processus cellulaires affectent la rapidité de la transcription et de la traduction. L’expression génique examine les différences de concentrations d’ARN dans une cellule et peut aider les scientifiques à savoir quels gènes sont actifs dans ce tissu ou cette cellule.
« Les changements dans l’expression des gènes peuvent affecter de manière significative diverses maladies et trajectoires de maladies », a déclaré Justin Miller, Ph.D., professeur adjoint au département de pathologie et de médecine de laboratoire du UK College of Medicine.
Miller, qui est également affilié au Sanders-Brown Center on Aging and Biomedical Informatics, dit que lui et ses collègues ont précédemment développé le premier algorithme pour identifier les séquences de rampe à partir d’une seule séquence de gène. Grâce à leurs travaux récents, Miller et ses collègues co-auteurs britanniques Mark Ebbert, Ph.D., et Matthew Hodgman ont créé une version en ligne de cet algorithme et ont montré que les séquences de rampe changent entre les tissus et les cellules sans modifier la séquence d’ARN.
Une séquence rampe fait partie de la séquence d’ARN qui ralentit la traduction au début du gène en utilisant des codons (séquences de trois nucléotides d’ADN ou d’ARN) qui ne sont pas facilement traduits. Les séquences de rampe augmentent de manière contre-intuitive l’expression globale des gènes en espaçant uniformément la machinerie de traduction et en empêchant les collisions plus tard dans la traduction.
Dans leur récente publication dans NAR Génomique et Bioinformatiqueles chercheurs présentent la première analyse complète des séquences de rampe spécifiques aux tissus et aux types de cellules et signalent plus de 3 000 gènes avec des séquences de rampe qui changent entre les tissus et les types de cellules, ce qui correspond à une expression génique accrue dans ces tissus et cellules.
« Cette recherche est la première fois que des séquences de rampes variables sont décrites. Notre interface Web complète permet à d’autres chercheurs d’explorer de manière créative les séquences de rampes et l’expression des gènes », a déclaré Miller.
L’équipe de recherche affirme que ce travail est important car s’il existe plusieurs façons pour notre ARN de coder les mêmes protéines, la séquence d’ARN spécifique est importante pour réguler les niveaux de protéines et d’ARN.
« Essentiellement, une séquence de rampe fonctionne comme une bretelle d’accès à une autoroute afin que les ribosomes ne s’écrasent pas les uns contre les autres, mais la longueur et la limite de vitesse de cette bretelle d’accès peuvent changer en fonction de la cellule et des ressources disponibles dans cette cellule, » a expliqué Miller.
Il dit qu’il a aimé travailler sur ce projet non seulement avec ses collègues du Royaume-Uni, mais aussi avec ses anciens collègues de l’Université Brigham Young et son frère, Kyle Miller, de l’Université d’Utah Valley. Ensemble, le groupe a créé une interface Web permettant aux utilisateurs de voir comment les séquences de rampe correspondent à l’expression des gènes humains et COVID-19 dans différents tissus et cellules.
Miller dit qu’il croit que ce travail aura éventuellement un impact sur les soins aux patients. « Nous avons créé une interface en ligne permettant aux chercheurs d’interroger tous les gènes humains et de voir si un gène spécifique a une séquence de rampe dans un tissu donné et comment ce gène est exprimé dans ce tissu », a déclaré Miller. « Nous montrons également que divers gènes COVID-19 et facteurs d’entrée humains pour COVID-19 ont des séquences de rampe qui changent entre différents tissus. Les séquences de rampe sont beaucoup plus susceptibles de se produire dans les tissus où le virus est connu pour proliférer. »
Ainsi, les chercheurs pensent que les gènes du COVID-19 ont des biais génétiques (séquences de rampe) qui leur permettent d’utiliser la machinerie cellulaire disponible pour augmenter leur expression. « Notre recherche peut nous aider à mieux prédire quels tissus et cellules les nouveaux virus infecteront et fournit également une cible thérapeutique potentielle pour réguler l’expression des gènes spécifiques aux tissus sans modifier la protéine traduite », a déclaré Miller.
Justin B Miller et al, The Ramp Atlas : faciliter les analyses de séquences de rampes spécifiques aux tissus et aux cellules grâce à une interface Web intuitive, NAR Génomique et Bioinformatique (2022). DOI : 10.1093/nargab/lqac039
Atlas de la rampe : rampes.byu.edu/