Apprendre de la cellule unique : une nouvelle technique pour démêler la régulation des gènes

Afin d’intégrer l’ADN dans le noyau d’une cellule, il est étroitement emballé autour de protéines nucléaires: les histones. Selon l’étanchéité de cet enroulement, l’ADN peut être (in)accessible à d’autres protéines. Cela détermine donc si le processus d’expression génique ,, traduction de l’ADN en ARN et éventuellement en protéines, peut avoir lieu.

L’emballage de l’ADN détermine l’activité des gènes

L’étanchéité de l’ADN enroulé autour des histones est régulée par l’ajout de groupes moléculaires, appelés modifications post-traductionnelles (PTM), aux histones.Par exemple, si certaines molécules sont ajoutées aux histones, l’enroulement de l’ADN est desserré. Cela rend l’ADN plus accessible pour certaines protéines et provoque l’activation des gènes de cette partie de l’ADN, ou exprimé. De plus, les protéines cruciales pour l’expression des gènes peuvent directement reconnaître et lier les PTM. Cela permet transcription : le processus de copie de l’ADN.

La régulation de l’expression génique, par exemple par le biais de PTM, est également connue sous le nom de régulation épigénétique. Étant donné que toutes les cellules d’un corps ont le même ADN, la régulation de l’expression génique est nécessaire pour (dés)activer des fonctions spécifiques dans les cellules individuelles. Par exemple, les cellules du muscle cardiaque ont des fonctions différentes de celles des cellules de la peau, nécessitant donc des gènes différents pour être exprimées.

Analyse de cellules individuelles à l’aide d’EpiDamID

Pour comprendre comment les PTM affectent l’expression des gènes, les premiers auteurs Franka Rang et Kim de Luca ont conçu une nouvelle méthode pour déterminer l’emplacement des modifications.En utilisant cette approche, appelée EpiDamID, les chercheurs peuvent analyser des cellules individuelles, alors que les méthodes précédentes ne permettaient de mesurer qu’un grand groupe de cellules. L’analyse à si petite échelle permet de savoir comment l’enroulement de l’ADN diffère d’une cellule à l’autre, plutôt que des informations sur l’enroulement moyen de l’ADN de nombreuses cellules.

EpiDamID est basé sur DamID, une technique utilisée pour déterminer l’emplacement de liaison de certaines protéines de liaison à l’ADN. En utilisant EpiDamID, l’emplacement de liaison de PTM spécifiques sur les protéines histones peut être détecté dans des cellules individuelles. Par rapport à d’autres, un grand avantage de cette technique est que les chercheurs ont besoin de matériel très limité. De plus, EpiDamID peut être utilisé en combinaison avec d’autres méthodes, telles que la microscopie, pour étudier la régulation de l’expression génique à différents niveaux.

Perspectives d’avenir

Suite au développement de cette technique, le groupe Kind se concentrera sur le rôle des PTM du point de vue de la biologie du développement.Étant donné que les cellules individuelles sont analysées à l’aide d’EpiDamID, seule une quantité limitée de matériel est nécessaire pour générer suffisamment de données. Cela permet aux chercheurs d’étudier le développement précoce des organismes à partir de ses premières divisions cellulaires, lorsque l’embryon ne se compose que de quelques cellules.

Source de l’histoire :

Matériaux fournis par Hubrecht Institute. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

Référence de la revue:

1. Franka J. Rang, Kim L. de Luca, Sandra S. de Vries, Christian Valdes-Quezada, Ellen Boele, Phong D. Nguyen, Isabel Guerreiro, Yuko Sato, Hiroshi Kimura, Jeroen Bakkers, Jop Kind. Profilage unicellulaire des modifications du transcriptome et des histones avec EpiDamID. Cellule moléculaire, 2022; DOI: 10.1016/j.molcel.2022.03.009