Des chercheurs ont transformé des ARN guides, qui dirigent les enzymes, en un ARN intelligent capable de contrôler des réseaux en réponse à divers signaux. Une équipe de recherche composée du professeur Jongmin Kim et des doctorants Hansol Kang et Dongwon Park du département des sciences de la vie de POSTECH a développé un ARN guide de traitement de signaux multiples.
Cet ARN guide peut être programmé pour réguler logiquement l’expression des gènes. Leurs découvertes ont été publié dans Recherche sur les acides nucléiques.
Le système CRISPR/Cas, souvent appelé « ciseaux génétiques », est une technologie capable de modifier des séquences génétiques pour ajouter ou supprimer des fonctions biologiques. Au cœur de cette technologie, qui est utilisée dans plusieurs domaines tels que le traitement des maladies génétiques et le génie génétique des cultures, se trouve un ARN guide qui ordonne à l’enzyme de modifier la séquence du gène à un endroit précis.
Bien que les progrès de l’ingénierie de l’ARN aient stimulé la recherche sur les ARN guides qui répondent aux signaux biologiques, parvenir à un contrôle précis des réseaux de gènes pour répondre à de multiples signaux reste un défi.
Dans cette étude, l’équipe a combiné le système CRISPR/Cas avec la bioinformatique pour surmonter ces limitations. La bioinformatique est une technologie qui relie des composants biologiques comme des circuits électroniques pour programmer les activités cellulaires et organiques.
Les chercheurs ont mis en œuvre un circuit de gènes guides à ARN capable de prendre des décisions en fonction des entrées, similaire à une porte logique booléenne, qui est l’une des représentations fondamentales des relations entrée-sortie dans les opérations de signaux numérisés.
L’équipe a réussi à contrôler des gènes essentiels impliqués dans le métabolisme et la division cellulaire d’E. coli, démontrant ainsi sa capacité à combiner plusieurs portes logiques pour traiter divers signaux et entrées complexes. Ils ont utilisé ce circuit pour contrôler la morphologie cellulaire et les flux métaboliques au niveau approprié.
Cette étude est importante car elle intègre des systèmes et des technologies existants pour contrôler avec précision les réseaux de gènes, permettant le traitement, l’intégration et la réponse à divers signaux au sein d’un organisme. Cela va au-delà du rôle des ARN guides qui consiste simplement à diriger les enzymes vers des emplacements spécifiques.
Le professeur Jongmin Kim de POSTECH a déclaré : « La recherche pourrait permettre la conception précise de thérapies géniques basées sur des signaux biologiques au sein de circuits génétiques complexes impliqués dans la maladie. L’ingénierie moléculaire de l’ARN permet la simplicité de la conception de structures basées sur un logiciel qui fera progresser considérablement le développement de traitements personnalisés pour le cancer, les troubles génétiques, les maladies métaboliques, etc. »
Plus d’information:
Hansol Kang et al., Régulation logique de l’expression endogène des gènes à l’aide d’ARN guides CRISPR programmables et multi-entrées, Recherche sur les acides nucléiques (2024). DOI: 10.1093/nar/gkae549