Une nouvelle étude présente une nouvelle méthode pour comprendre la régulation des gènes bactériens, accélérant potentiellement les efforts de lutte contre la résistance aux antibiotiques. En examinant comment la réplication de l’ADN affecte la transcription des gènes, les chercheurs ont développé un moyen d’identifier les états régulateurs des gènes, offrant ainsi un aperçu des mécanismes de croissance et de résistance microbiennes. Crédit : Issues.fr.com
Les chercheurs ont découvert une méthode permettant d’accélérer l’étude de la régulation des gènes bactériens, ce qui pourrait aider à lutter contre la résistance aux antibiotiques en analysant ADN l’impact de la réplication sur l’expression des gènes.
Les infections bactériennes provoquent des millions de décès chaque année, la menace mondiale étant aggravée par la résistance croissante des microbes aux traitements antibiotiques. Cela est dû en partie à la capacité des bactéries à activer et désactiver des gènes lorsqu’elles détectent des changements environnementaux, notamment la présence de médicaments. Une telle commutation s’effectue grâce à la transcription, qui convertit l’ADN des gènes en son cousin chimique l’ARNm, qui guide la construction des protéines qui constituent la structure du microbe.
Pour cette raison, comprendre comment la production d’ARNm est régulée pour chaque gène bactérien est essentiel aux efforts visant à contrer la résistance, mais les approches utilisées jusqu’à présent pour étudier cette régulation ont été laborieuses. Dans une nouvelle étude, des scientifiques ont révélé une astuce susceptible d’accélérer ces efforts.
Accélérer la recherche avec une nouvelle découverte
Des chercheurs de l’École de médecine Grossman de NYU et de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign ont montré que la manière dont les gènes sont activés et désactivés à mesure que les bactéries se développent fournissent des indices sur leur régulation.
Selon les auteurs de l’étude, les organismes, depuis les bactéries jusqu’aux humains, se développent à mesure que leurs cellules se multiplient en se divisant, chaque cellule devenant deux. Avant que les cellules ne se divisent, elles doivent copier leur ADN de telle sorte que chacune des deux cellules filles en possède une copie. Pour ce faire, une machine moléculaire appelée ADN polymérase parcourt la chaîne d’ADN, lisant et faisant une copie de chaque gène un par un.
Publication en ligne aujourd’hui (24 janvier) dans la revue Nature, l’étude ajoute aux explications sur la façon dont l’expression des gènes dans tout le génome est façonnée par la réplication de l’ADN au cours de la croissance bactérienne. Plus précisément, l’équipe de recherche a découvert que lorsque l’ADN polymérase atteint un gène spécifique, elle perturbe la transcription d’une manière qui révèle l’état du statut régulateur de ce gène.
Le profil d’interaction transcription-réplication (TRIP)
« Les résultats de notre étude montrent que la réplication constante des gènes au cours du cycle cellulaire, à mesure que les cellules bactériennes se reproduisent et se développent, peut être exploitée pour en apprendre davantage sur de nombreux aspects de la régulation des gènes », a déclaré le chercheur principal de l’étude, Andrew Pountain, PhD, chercheur postdoctoral. à NYU Langone Health et son Institute for Systems Genetics.
« Nous aimons l’analogie avec l’électrocardiogramme en médecine », a déclaré Itai Yanai, chercheur principal de l’étude et professeur à l’Institut de génétique des systèmes de NYU Langone. En surveillant les schémas d’activité électrique dans le cœur, l’ECG révèle une série d’ondes qui fournissent une vue graphique détaillée de la santé cardiaque d’un patient. De même, des vagues de changements dans l’abondance de l’ARNm en réponse à la réplication d’un gène produisent une signature sur un graphique, que les auteurs ont appelé le profil d’interaction transcription-réplication, ou TRIP.
Les chercheurs ont montré comment des ondes spécifiques peuvent être liées à certaines caractéristiques. Par exemple, si un gène est soumis à une forme spécifique de contrôle, connue sous le nom de répression, dans laquelle une protéine bloque la production de l’ARNm de ce gène. Ces gènes réprimés se sont avérés avoir des modèles TRIP caractéristiques et enrichis.
« Notre objectif est de comprendre comment la régulation génique façonne ces TRIP, dans le but de les utiliser pour diagnostiquer la régulation génique sur l’ensemble des milliers de gènes de la bactérie », a ajouté Yanai. « Nous espérons que nos recherches plus approfondies sur les profils d’expression des gènes offriront un aperçu de la façon dont les groupes de gènes réagissent aux perturbations ou aux changements dans leur environnement. »
Orientations futures et innovations technologiques
L’équipe prévoit d’étudier ensuite les TRIP spécifiques des gènes connus pour être impliqués dans la capacité des bactéries à provoquer des maladies afin de trouver des indices sur la manière de les interrompre ou de les bloquer. En fin de compte, ils pensent que les progrès technologiques leur permettront d’approfondir encore davantage le comportement des gènes chez différentes bactéries. espèces.
La nouvelle étude a été rendue possible grâce aux progrès technologiques dans le suivi de l’activité des gènes dans des cellules individuelles en temps réel grâce au scRNA-seq, ou séquençage unicellulaire, et au smFISH, abréviation de hybridation in situ par fluorescence d’une seule molécule.
Outre Pountain et Yanai, les autres chercheurs de NYU Langone impliqués dans cette étude sont Peien Jiang, Magdalena Podkowik, Bo Shopsin et Victor Torres. Les co-chercheurs de l’étude comprennent également Tianyou Yao, Ehsan Homaee, Yichao Guan, Kevin McDonald et Ido Golding, de l’Université de l’Illinois à Urbana-Champaign.
Le soutien financier pour cette étude a été fourni par Instituts nationaux de la santé accorde R21AI169350, R01AI143290, R01AI137336 et R36GM140709. Un soutien financier supplémentaire est venu de la Fondation Alfred P. Sloan et de la bourse de recherche de premier cycle Ralph O. Simmons.
