Le pliage de l'adn est important pour comprendre le génome


Le pliage de l'adn est important pour comprendre le génome

En 2003, les scientifiques ont complété la cartographie du génome humain - ils ont déterminé toute la séquence des lettres génétiques qui composent notre ADN. Cependant, nous savons maintenant que la carte de séquençage explique seulement en partie comment fonctionne le génome et que la façon dont l'ADN est plié et emballé pour former des chromosomes est également importante.

Les chercheurs ont examiné en détail comment l'ADN entier de la souris est plié dans les chromosomes et quelles régions interagissent de manière préférentielle entre eux.

Au cours de la dernière décennie, les études de l'architecture spatiale des chromosomes révèlent qu'elles sont divisées en «domaines topologiques» - sections de l'ADN qui sont en contact plus souvent que leurs voisins dans la carte séquentielle du génome.

Par exemple, imaginez la carte séquentielle de l'ADN comme un long collier de perles. Lorsque vous faites passer le collier autour de votre main, des talons qui sont bien éloignés le long du collier sont rapprochés.

Il devient évident que le pliage et l'emballage de l'ADN dans les chromosomes pour s'adapter au noyau d'une cellule n'est pas seulement une question d'efficacité. Les chromosomes sont des complexes hautement structurés d'ADN et de protéines organisés pour permettre l'accès à l'expression des gènes et au traitement de l'ADN.

Maintenant, un nouvel article publié dans le journal Biologie des systèmes moléculaires Indique comment une équipe internationale a produit des cartes 3D complètes de l'organisation spatiale du génome de la souris, des cellules souches embryonnaires aux neurones complètement développés.

Les scientifiques, d'Allemagne, d'Italie, du Canada et du Royaume-Uni, pensent que de telles cartes aideront à repérer les gènes impliqués dans les maladies héréditaires.

Les cartes 3D du génome de souris montrent une interaction entre les domaines

Le chef de l'étude, Ana Pombo, professeur du Centre Max Delbrück à Berlin-Buch en Allemagne, où elle dirige un groupe d'étude de la relation entre l'activité génétique et le pliage de l'ADN, explique l'importance de l'organisation 3D de l'ADN:

Le pli spatial complexe de l'ADN des chromosomes contrôle l'activité des gènes."

Le génome de souris comprend 20 paires de chromosomes, chacun étant emballé de manière très ordonnée dans le noyau de chaque cellule.

Avant la nouvelle étude, la connaissance de l'architecture du génome de la souris était limitée à la structure spatiale dans et autour des domaines topologiques. Mais cela n'a pas expliqué comment les domaines interagissent les uns avec les autres et si de telles interactions sont importantes pour la fonction des gènes, les chercheurs notent.

Pour leur étude, l'équipe a examiné en détail comment l'ADN de la souris est plié dans les chromosomes et quelles régions interagissent de manière préférentielle entre eux.

En tant que modèle, ils ont étudié le développement du neurone de la souris, dès ses débuts en tant que cellule souche embryonnaire, à travers le stade de la cellule progénitrice, jusqu'à son stade final en tant que neurone différencié.

Pour chacun de ces stades de développement cellulaire, ils ont analysé les cartes d'interaction - appelées «cartes de données Hi-C» - qui montrent quelles régions d'ADN plié sont en contact les unes avec les autres dans chaque chromosome.

«Les régions ayant des propriétés fonctionnelles similaires se contactent»

En utilisant l'approche de données Hi-C, l'équipe a construit une matrice de contacts pour chacun des 20 chromosomes dans les trois étapes cellulaires du neurone de la souris.

Les résultats révèlent que les domaines chromosomiques se composent de grands «méta-domaines» dont le pliage n'est pas aléatoire - une découverte importante de l'étude, comme l'explique le Prof. Pombo:

Diverses régions sur un chromosome se rencontrent parce qu'elles ont quelque chose en commun. Les régions ayant des propriétés fonctionnelles similaires se contactent, par exemple, des gènes qui sont actifs ou qui sont réglementés par le même mécanisme ".

Elle dit que c'est la première fois qu'ils ont pu montrer que des contacts spécifiques se déroulent entre des domaines qui se distinguent séquentiellement dans les chromosomes.

L'équipe représente cette interaction comme une hiérarchie arborescente de domaines qui montre quelles régions sont en contact les uns avec les autres.

Lorsqu'ils ont comparé les diagrammes des arbres des trois étapes du développement des neurones - la cellule souche embryonnaire, la cellule progénitrice et la cellule différenciée -, la plupart des contacts à longue distance persistent, mais d'autres régions ont formé de nouveaux contacts basés sur des caractéristiques communes.

L'un des premiers auteurs de l'étude, le Dr Markus Schüler, chercheur du groupe du Prof. Pombo, déclare:

"Les changements dans l'activité des gènes sont en corrélation avec les changements dans l'organisation spatiale".

Compréhension plus approfondie des causes génétiques de la maladie

L'équipe croit que leur carte de contacts aidera à trouver des causes de maladies génétiques. Par exemple, cela pourrait aider à repérer les changements dans la structure des chromosomes qui jouent un rôle dans le cancer, ou cela pourrait aider à identifier les gènes derrière les conditions congénitales.

Bien que de telles découvertes aient déjà été faites dans le sens où les gènes responsables ont été identifiés, ce que les cartes de contact en 3D aidera à comprendre est la compréhension de la nature du lien entre le gène et la maladie.

Ce pourrait être, par exemple, que c'est l'interaction plutôt que le gène lui-même qui est devenu dysfonctionnel.

Les cartes 3D offrent la possibilité de regarder non seulement le gène, mais aussi les autres régions d'ADN sur lesquelles le gène est en contact.

Le Prof. Pombo conclut:

Nos cartes augmentent le bassin de cibles sur l'ADN qui pourrait être affecté par une seule mutation ".

L'équipe de Berlin prévoit maintenant d'utiliser les cartes pour étudier les maladies squelettiques et les troubles neurologiques, comme l'autisme.

Plus tôt cette année, Medical-Diag.com A rapporté comment un groupe d'un autre centre de recherche en Allemagne a découvert que les cellules compactaient leur ADN lorsqu'ils manquaient d'oxygène et de nutriments. Cet état affamé est observé dans de nombreuses maladies courantes d'aujourd'hui comme les crises cardiaques, les accidents vasculaires cérébraux et le cancer.

L'ADN et les informations génétiques - SVT Seconde - Les Bons Profs (Médical Et Professionnel Video 2021).

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