Des mécanismes adaptatifs tels que l'activation et l'utilisation de sites d'épissage cryptiques ou de sites de démarrage de transcription alternatifs, ainsi que l'épissage alternatif associé au non-sens et les exons sautés maintenant le cadre de lecture renforcent une mer de mutations susceptibles de provoquer une terminaison prématurée de la traduction et une perte de fonction. Crédit :Artiste :Neta Schwartz.
Il n'y a pas si longtemps, les biologistes induiraient des mutations dans un génome entier, isoler un organisme qui présentait une maladie ou une anomalie résultante qu'ils voulaient étudier, puis travailler en arrière pour déterminer quel gène était responsable du défaut. Ce processus a souvent pris des années pour donner des résultats définitifs.
Maintenant, grâce à l'outil d'édition du génome CRISPR/Cas9, les biologistes peuvent cibler des gènes spécifiques pour la mutation, puis voir comment cette mutation induite se manifeste dans un organisme, s'attaquant au problème dans l'autre sens. Mais ils constatent que les changements physiques attendus ne se produisent pas toujours.
Pourquoi?
Les nouveaux travaux de Steven Farber et Jennifer Anderson de Carnegie ont demandé exactement cela. Ils ont examiné comment contourner un type de résistance aux mutations nuisibles que l'on trouve dans un organisme vertébré très applicable aux humains - dans ce cas, poisson zèbre.
Parfois, un organisme compense une mutation dans un gène en modifiant la façon dont il régule l'expression d'autres gènes apparentés, une sorte de solution de contournement. D'autres fois, les cellules évitent les erreurs dans le processus par lequel un gène est d'abord transcrit de l'ADN en ARN, puis traduit de l'ARN en une protéine pour compenser une mutation. Par exemple, Anderson et ses collègues ont décrit des cas dans lesquels des cellules étaient capables de générer des ARN qui ont survécu en épurant une mutation délétère. On s'attendrait à ce que ces cellules produisent une protéine dont il manque un petit morceau.
"Le résultat n'est peut-être pas parfait, mais ces mesures compensatoires signifient que les organismes peuvent faire une partie du travail avec une protéine moins que parfaite, " a déclaré Farber. " Ces solutions de contournement montrent que d'un point de vue évolutif, nous avons mis en place des mécanismes assez robustes pour continuer à survivre malgré les mutations."
Cela soulève des questions sur la meilleure façon de générer des mutations afin de comprendre la base génétique de la maladie - pour conserver l'efficacité étonnante des méthodes modernes, mais trouver un moyen de prendre en compte certaines des solutions de contournement d'un organisme, ce qui peut inhiber la capacité des scientifiques à induire une mutation délétère.
Ils constatent qu'un bon moyen de rechercher ce genre de solutions de contournement génomiques est d'examiner la phase d'ARN, qui est l'intermédiaire entre le gène et la protéine.
"Notre travail montre que la réalisation d'analyses au niveau de l'ARN peut nous aider à mieux comprendre comment non seulement interpréter mais aussi concevoir des mutations ciblées, " Farber ajouté. "Nous fournissons des lignes directrices pour augmenter les chances qu'un chercheur va perturber un gène d'intérêt et finalement caractériser sa fonction. Ce type d'approche scientifique fondamentale accélère le développement de diagnostics et de thérapies pour une multitude de maladies et de troubles humains. »
L'équipe de recherche comprenait également Timothy Mulligan et Meng-Chieh Shen de Carnegie, ainsi que des collaborateurs des laboratoires Du (Université du Maryland School of Medicine) et Busch-Nentwich (Wellcome Trust Sanger Institute).
L'étude est publiée dans PLOS Génétique .
