Un nouveau modèle développé à l’Université de Tel-Aviv offre une solution possible à la question scientifique de savoir pourquoi les séquences neutres, parfois appelées « ADN poubelle », ne sont pas éliminées du génome des créatures vivantes dans la nature et continuent d’y exister même des millions de des années plus tard.
Selon les chercheurs, l’explication est que l’ADN indésirable est souvent situé à proximité de l’ADN fonctionnel. Les événements de suppression autour des frontières entre l’ADN indésirable et l’ADN fonctionnel sont susceptibles d’endommager les régions fonctionnelles et donc l’évolution les rejette. Le modèle contribue à la compréhension de la grande variété de tailles de génome observée dans la nature.
Le phénomène décrit par le nouveau modèle est appelé par l’équipe de chercheurs « la sélection induite par les frontières ». Il a été développé sous la direction du Ph.D. étudiant Gil Loewenthal dans le laboratoire du Prof. Tal Pupko de la Shmunis School of Biomedicine and Cancer Research, Faculté des sciences de la vie et en collaboration avec le Prof. Itay Mayrose (Faculté des sciences de la vie, Université de Tel Aviv). L’étude a été publiée dans la revue Biologie ouverte.
Les chercheurs expliquent qu’au cours de l’évolution, la taille du génome des êtres vivants dans la nature change. Par exemple, certaines espèces de salamandres ont un génome dix fois plus grand que le génome humain.
Le professeur Pupko explique : « Le taux de délétions et d’insertions courtes, appelées en abrégé « indels », est généralement mesuré en examinant des pseudogènes. Les pseudogènes sont des gènes qui ont perdu leur fonction et dans lesquels il existe de fréquentes mutations, y compris des délétions. et insertions de segments d’ADN.Dans des études antérieures qui ont caractérisé les indels, il a été constaté que le taux de délétions est supérieur au taux d’ajouts chez une variété de créatures, y compris les bactéries, les insectes et même les mammifères tels que les humains.La question que nous avons essayée pour répondre est de savoir comment les génomes ne sont pas supprimés lorsque la probabilité d’événements de suppression d’ADN est significativement plus élevée que les événements d’addition d’ADN. »
doctorat L’étudiant Loewenthal déclare : « Nous avons fourni une vision différente de la dynamique de l’évolution au niveau de l’ADN. Comme mentionné, lors de la mesure du taux d’indels, il y aura plus de suppressions, mais les mesures sont effectuées dans des pseudogènes qui sont des séquences assez longues. Nous affirmons que dans des segments neutres plus courts, les délétions sont susceptibles de supprimer des segments fonctionnels adjacents qui sont essentiels au fonctionnement de l’organisme, et seront donc rejetées. Nous appelons ce phénomène « la sélection induite par les frontières ».
« Si c’est le cas, lorsque le segment est court, il y aura un biais inverse de sorte qu’il y aura plus d’insertions que de suppressions, et donc des segments neutres courts sont généralement conservés. Dans notre étude, nous avons simulé la dynamique des indels, tout en tenant compte l’effet de la « sélection induite par les frontières » et a comparé les résultats de la simulation à la distribution des longueurs d’introns humains (les introns sont des segments d’ADN au milieu d’un gène codant pour une protéine, qui eux-mêmes ne codent pas pour une protéine). »
« Une bonne correspondance a été obtenue entre les résultats des simulations et la distribution des longueurs observées dans la nature, et nous avons pu expliquer des phénomènes particuliers dans la distribution des longueurs des introns, tels que la grande variation des longueurs des introns, ainsi que le complexe forme de la distribution qui ne ressemble pas à une courbe en cloche standard. »
Plus d’information:
Gil Loewenthal et al, La dynamique évolutive qui conserve de longues séquences génomiques neutres face au biais de suppression des indels : un modèle et son application aux introns humains, Biologie ouverte (2022). DOI : 10.1098/rsob.220223