Les chercheurs développent une méthode pour cartographier les interactions de régions d’ARN spécifiques dans des cellules vivantes

L’interaction entre l’acide ribonucléique (ARN) et les protéines est non seulement importante pour maintenir l’homéostasie cellulaire, mais elle est également au centre de la lutte acharnée entre le virus et l’hôte. Jusqu’à présent, il n’existait aucune méthode permettant de cartographier globalement les interactions directes de régions d’ARN individuelles de manière impartiale sans nécessiter de modification génétique de l’ARN ou de la cellule cible.

Des chercheurs de l’Institut Helmholtz de recherche sur les infections à ARN (HIRI) à Würzburg et du Broad Institute du MIT et de Harvard ont maintenant développé un outil révolutionnaire qui surmonte cette limitation. Leurs découvertes ont été récemment publié dans la revue Recherche sur les acides nucléiques.

Lorsque les virus à ARN, y compris le coronavirus SARS-CoV-2, infectent nos cellules, ils utilisent des éléments d’ARN régulateurs pour recruter des protéines du virus et de l’hôte afin d’exécuter leur propre programme d’expression génique et permettre la production de progéniture virale. Comprendre les interactions des ARN viraux et de leurs éléments régulateurs constitue donc la première étape vers l’identification des vulnérabilités du processus de réplication virale et la facilitation de la conception rationnelle de nouveaux antiviraux.

La méthode

Les chercheurs ont récemment développé une nouvelle méthode qui, pour la première fois, permet de découvrir des interactions pour des régions spécifiques au sein d’une molécule d’ARN cible. Utilisant la spectrométrie de masse, la technique, nommée SHIFTR, permet la cartographie impartiale et complète des protéines qui interagissent avec une séquence d’ARN spécifique, dans des cellules vivantes et sans modification génétique.

« Jusqu’à présent, il n’a pas été possible d’étudier l’interaction entre les protéines et les régions individuelles d’ARN dans des cellules vivantes sans manipulation génétique, par exemple en ajoutant des séquences d’étiquettes à l’ARN cible. Notre méthode, appelée SHIFTR, y parvient enfin et est simple. à exécuter aussi.

« Au-delà de la résolution régionale, SHIFTR nécessite également beaucoup moins de matériel d’entrée par rapport à l’état de l’art, est hautement évolutif et rentable », explique Mathias Munschauer, qui dirige un groupe de recherche à l’Institut Helmholtz de Würzburg, un site du Centre Braunschweig Helmholtz pour la recherche sur les infections (HZI) en coopération avec la Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg.

« Grâce à ce nouvel outil, nous pouvons déterminer les interactions de pratiquement tous les ARN cellulaires et de chaque élément régulateur au sein de ces ARN », explique Jens Aydin, titulaire d’un doctorat. étudiant dans le groupe de recherche de Mathias Munschauer et premier auteur de l’étude en Recherche sur les acides nucléiques. « Cela peut changer fondamentalement la façon dont nous examinons l’ARN dans la cellule – une étape cruciale », ajoute Munschauer.

Focus sur le SRAS-CoV-2

Grâce à la nouvelle méthode, l’équipe de recherche a pu apporter davantage de lumière sur le processus de réplication du SRAS-CoV-2. Les scientifiques ont examiné séparément différentes régions de séquence au sein des ARN authentiques du SRAS-CoV-2 produits pendant l’infection et ont pu interroger pour la première fois les régions terminales 5′ et 3′ de l’ARN viral. Ces régions sont connues pour contenir des éléments régulateurs non traduits qui contrôlent la synthèse des protéines et la stabilité de l’ARN, ainsi que la réplication du génome viral.

En plus des interactions connues, l’équipe a découvert des interactions jusqu’alors inconnues avec des protéines liées à la biogenèse des ARN viraux. Certaines de ces interactions récemment découvertes pourraient servir de cibles à des thérapies antivirales innovantes.

À l’avenir, SHIFTR pourra être exploité pour mieux comprendre comment les transcriptomes cellulaires, l’intégralité des molécules d’ARN d’une cellule, sont régulés en matière de santé et de maladie, ce qui pourrait révéler de nouvelles interdépendances réglementaires et cibles médicamenteuses.

En outre, les chercheurs peuvent également utiliser la plateforme SHIFTR pour caractériser la manière dont les thérapies basées sur l’ARN interagissent avec la machinerie régulatrice de la cellule cible, ce qui pourrait inspirer les efforts visant à concevoir des médicaments optimisés à base d’ARN, tels que les vaccins à ARNm.