L’ARN de transfert, plus communément appelé ARNt, est bien connu pour son rôle clé dans la traduction du matériel génétique en protéine. Les découvertes récentes sur les fragments d’ARNt, que les scientifiques considéraient auparavant comme de simples déchets dans l’écosystème cellulaire, ont conduit à une attention accrue portée à ces éléments et aux diverses fonctions qu’ils remplissent dans tous les domaines de la vie. Ces fragments d’ARNt, ou ARN dérivés d’ARNt, sont désormais un domaine d’intérêt actif pour les scientifiques qui étudient des sujets tels que la maladie de Parkinson, la recherche sur le cancer, etc.
Jusqu’à présent, la communauté scientifique ne disposait pas d’un système clair et standardisé pour identifier et nommer les fragments d’ARNt. En conséquence, les scientifiques du monde entier ont créé leurs propres noms pour ces molécules fonctionnelles, ce qui rend difficile la comparaison et la reproduction des travaux dans ce domaine.
Pour résoudre ce problème, Todd Lowe, professeur d’ingénierie biomoléculaire à l’UC Santa Cruz, et son groupe ont créé un nouveau schéma de dénomination des fragments d’ARNt visant à normaliser cette recherche. L’inspiration et la norme finale sont nées d’un consensus et d’une collaboration, co-dirigés avec le professeur de pédiatrie et de génétique Mark Kay à Stanford, ainsi que d’autres leaders de la recherche sur l’ARNt du monde entier, tous co-auteurs de l’article.
Pour promouvoir l’adoption du nouveau système de nommage, le laboratoire Lowe a créé un outil gratuit et open source serveur Web qui permet aux chercheurs de simplement coller leurs séquences de fragments d’ARNt pour recevoir un nom cohérent et biologiquement informatif avec des annotations supplémentaires et des affichages graphiques. Le serveur permet également aux chercheurs de saisir un nom de séquence et de recevoir la séquence exacte de bases à laquelle elle appartient. Un nouveau papier de correspondance dans la revue Méthodes naturelles détaille ces contributions.
« J’espère que maintenant, le domaine devra nommer les fragments d’ARNt de manière uniforme et comparer les résultats », a déclaré Lowe. « À l’heure actuelle, il n’y a presque aucune exigence de reproductibilité dans ce domaine, c’est affreux. »
Le chercheur postdoctoral Andrew Holmes et la scientifique du projet Patricia Chan, tous deux du groupe de Lowe, étaient les auteurs principaux de l’article et ont joué un rôle clé dans la création du nouveau serveur Web.
En tant qu’étudiant diplômé, Lowe a écrit un outil logiciel – tRNAscan-SE – pour améliorer les méthodes existantes d’identification des gènes d’ARNt dans les séquences d’ADN. Cet outil est toujours la principale méthode utilisée par les scientifiques pour identifier et annoter les gènes d’ARNt, et il continue d’être maintenu et amélioré par le groupe de Lowe. Cette histoire et leur expertise à la fois dans la biologie de l’ARN – en particulier les ARNt – et dans le travail informatique, font du groupe de Lowe un candidat naturel pour aborder la question de la dénomination des fragments d’ARNt.
La recherche sur les fragments d’ARNt est un domaine relativement nouveau, car ils ont commencé à gagner en reconnaissance et en intérêt il y a seulement une dizaine d’années. Ces fragments sont très variés et remplissent une myriade de rôles dans l’écosystème cellulaire, dont beaucoup sont encore en cours de découverte et d’exploration. Par exemple, certains fragments d’ARNt ont été reconnus pour favoriser la croissance cellulaire en permettant l’assemblage de ribosomes, les usines à protéines, tandis que d’autres fragments peuvent gommer cette même machinerie, stoppant la production de protéines. D’autres fragments se lient à des protéines clés qui peuvent améliorer ou empêcher la mort cellulaire programmée, et d’autres encore sont exportés dans des microvésicules extracellulaires qui peuvent communiquer des informations entre les cellules. Ensemble, ce mélange de plusieurs centaines de types de fragments d’ARNt ajoute une autre couche de contrôle de réglage fin aux cellules et s’avère prometteur en tant que nouvelle classe de biomarqueurs pour la détection précoce de la maladie.
Les particularités des liaisons chimiques dans les ARNt avaient rendu ces molécules difficiles à séquencer. De nouvelles méthodes de séquençage ont été développées pour relever ces défis, ce qui a également conduit à une accélération de la recherche dans ce domaine.
L’absence actuelle d’un système de dénomination des fragments d’ARNt rend très difficile pour les chercheurs de comparer leurs découvertes. Cela rend également presque impossible de déterminer de quel ARNt provient le fragment. Rien que chez l’homme, il existe plus de 500 gènes d’ARNt différents, et comprendre de quel ou plusieurs fragments le fragment est dérivé est crucial pour comprendre le rôle que jouent les fragments.
« Quand quelqu’un publie quelque chose, vous ne savez souvent pas quelle est sa signification dans le contexte de tout ce qui a été fait dans le domaine des fragments d’ARNt », a déclaré Lowe. « C’est du jamais vu, c’est frustrant et ce n’est pas une façon solide de faire de la science. »
Le nouveau schéma de dénomination permet de localiser facilement d’où provient le fragment d’ARNt dans un génome et s’il est dérivé de plusieurs ARNt ou d’un seul. Il identifie également s’il existe une variance entre le fragment séquencé et l’ARNt de référence.
Lowe espère que les éditeurs de revues auront besoin de ce nouveau système de dénomination afin d’accélérer le processus de comparaison et d’intégration des résultats dans le large éventail de recherches impliquant des fragments d’ARNt.
Lowe pense que certains chercheurs peuvent hésiter à cesser d’utiliser les noms originaux qu’ils ont attribués aux fragments d’ARNt découverts dans leurs laboratoires, mais suggère que les chercheurs peuvent utiliser les identifiants de leur choix dans les articles tant qu’ils font également référence au nom systématique. Les nombreux co-auteurs collaborateurs de l’article qui ont contribué à façonner la norme seront importants pour faire connaître ce nouveau système et encourager d’autres scientifiques à l’adopter.
« Nous avons été ravis de travailler avec un groupe de scientifiques qui avaient un intérêt direct à mettre de côté les préférences individuelles pour le bien du domaine et ont produit un schéma de dénomination qui facilitera l’avancement de ce domaine en pleine croissance », a déclaré Kay.
À l’avenir, Lowe et son groupe ont l’intention de fusionner le logiciel de dénomination avec un autre de leurs programmes, qui cartographie les modifications induites par une mauvaise incorporation dans les lectures de séquençage d’ARNt. Ils appliqueront également le nouveau système de dénomination aux ensembles de données accessibles au public et les intégreront dans le Base de données d’ARNt génomique (GtRNAdb), qui est maintenu par le groupe de Lowe.
Lowe est ravi de voir quelles découvertes seront permises par l’adaptation de ce système de dénomination.
« Il y a une tonne de plus de ces fragments d’ARNt », a déclaré Lowe. « Nous venons de voir la pointe de l’iceberg, c’est pourquoi c’est si important. »
Plus d’information:
Andrew D. Holmes et al, Une ontologie standardisée pour nommer les ARN dérivés d’ARNt en fonction de l’origine moléculaire, Méthodes naturelles (2023). DOI : 10.1038/s41592-023-01813-2