La transcription - la lecture d'un segment d'ADN dans une matrice d'ARN pour la synthèse des protéines - est fondamentale pour presque tous les processus cellulaires, y compris la croissance, répondre aux stimuli, et reproduction. Maintenant, Les chercheurs du Whitehead Institute ont amélioré notre compréhension du contrôle de la transcription et du rôle des facteurs de transcription dans le processus.

Le changement de paradigme, décrit dans un article en ligne le 7 décembre dans le journal Cellule , repose sur une petite protéine qui joue un rôle clé dans la structure du génome et nous donne de nouvelles informations sur la façon dont les changements dans le contrôle de la transcription et de l'expression des gènes peuvent conduire à la maladie.

La transcription a plusieurs acteurs importants qui doivent tous être au bon endroit au bon moment :la machinerie de transcription, facteurs de transcription, promoteurs, et amplificateurs. Selon le modèle existant, les facteurs de transcription sont des protéines qui se lient aux régions amplificatrices du génome et recrutent la machinerie de transcription dans les régions d'ADN promotrices, qui initient alors la transcription des gènes.

"Nous avons toujours supposé que le rôle des facteurs de transcription était de recruter la machinerie de transcription des gènes pour les activer ou les désactiver, " dit Richard Young, membre du Whitehead Insistute et professeur de biologie au MIT. "Mais nous n'avons jamais imaginé que les facteurs de transcription que nous avons étudiés pendant trois décennies contribuent réellement à la structure du génome. Et par conséquent, ils régulent les gènes. Nous examinons donc maintenant les génomes comme les protéines :ils doivent se replier de manière appropriée afin de contrôler les gènes. »

Les scientifiques savent que la structure du génome (comment il se plie et se plie) est essentielle pour compresser efficacement deux mètres d'ADN dans chaque cellule humaine, ce qui équivaut à emballer un brin de dix terrains de football dans un espace de la taille d'une bille. Pourtant, jusqu'à récemment, les chercheurs n'ont pas eu les outils nécessaires pour apprécier l'importance de cette architecture dans le contrôle fin de l'expression des gènes ou étudier la structure du génome sur des sites prêts pour la transcription.

En 2014, Young et son laboratoire ont déterminé que des parties du génome résident dans des structures à boucles, créer des quartiers isolés qui apportent des valorisants, promoteurs, et les gènes à proximité. Chaque boucle est liée en haut par une paire de molécules, appelé CTCF, qui sont liés ensemble. Cette structure est essentielle pour un bon contrôle des gènes :si la structure de la boucle est rompue, l'expression des gènes est altérée, et les cellules peuvent devenir malades ou mourir.

Dans la recherche actuelle, Young ainsi que les co-premiers auteurs Abraham Weintraub et Charles Li ont examiné de plus près une protéine bien connue mais pas bien comprise :Yin Yang 1 (YY1). Des centaines d'articles scientifiques ont lié le dysfonctionnement de YY1 à des maladies telles que les infections virales, cancer, et l'arthrite, et pourtant, les études ont produit des observations apparemment contradictoires de la fonction de YY1.

Selon Young et ses collègues, YY1 est un facteur de transcription unique qui occupe à la fois des amplificateurs et des promoteurs, est essentiel à la survie des cellules, et se trouve dans presque tous les types de cellules chez les humains et les souris. Comme le CTCF, YY1 peut également s'apparier avec lui-même et se lier à l'ADN pour former des boucles qui améliorent la transcription de l'ADN.

"YY1 est exprimé au sens large, et il est nécessaire pour établir des boucles amplificateur-promoteur dans plusieurs types de cellules, " dit Weintraub. " C'est son travail, ne recrutant pas l'appareil de transcription. Lorsque la structure créée par YY1 est supprimée, le génome n'est plus plié correctement, le contrôle des gènes est perdu et la transcription des gènes affectés est considérablement diminuée, ce qui peut provoquer un dysfonctionnement."

Ce modèle de fonction de YY1 pourrait expliquer son association avec un certain nombre de maladies disparates. Plus tôt cette année, les scientifiques ont signalé le syndrome YY1, un syndrome génétique provoquant des troubles cognitifs chez les personnes présentant des mutations dans leur gène YY1.

Selon Young, YY1 n'est probablement pas le seul facteur de transcription avec ce rôle de formation de boucles, et son laboratoire recherchera des facteurs supplémentaires avec des fonctions similaires.

"YY1 n'est probablement que le premier, et il y a probablement un tas de collaborateurs qui ont des rôles similaires, " dit Young. " Au lieu de la fonction classique que nous pensions que ces facteurs de transcription avaient - interagissant avec l'appareil de transcription et donnant des instructions sur la quantité ou la quantité de transcrit d'un gène à produire - ils rassemblent des éléments régulateurs avec le gène. Tout le travail de ces facteurs de transcription consiste simplement à créer une structure. Nous réalisons que les choses qui forment les structures physiques sont beaucoup plus importantes que nous ne l'avions imaginé."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.