smStructure-seq capture les informations sur la structure secondaire de l'ARN de différentes isoformes de transcription. un , Schéma de la conception smStructure-seq pour le sondage de la structure secondaire de l'ARN de chaque COOLAIR isoforme. L'Arabidopsis les semis ont été traités avec du NAI ((+)SHAPE) ou du DMSO ((-)SHAPE). L'ARN total a été extrait et les adaptateurs hybrides ARN-ADN (symbole en échelle) ont été ajoutés à la réaction de transcription inverse (RT) à l'aide de l'enzyme TGIRT-III. Les ADNdb ont été générés en ajoutant des amorces spécifiques pour tous les COOLAIR isoformes. Les adaptateurs d'haltères ont ensuite été ligaturés aux ADNdb résultants pour générer des bibliothèques PacBio. Les sous-lectures brutes ont été converties en lectures HiFi de haute précision (ou séquences consensuelles circulaires) 14 pour générer les profils de taux de mutation. b , Les réactivités SHAPE normalisées dérivées des profils de taux de mutation ont été tracées pour différentes classes I (dans des conditions de croissance froide) et II (dans des conditions de croissance chaude) COOLAIR isoformes de transcription. La réactivité SHAPE normalisée est calculée à partir de n fusionnés =2 répétitions biologiques. Ces valeurs de réactivité sont codées par couleur et affichées sur le y axe. Crédit :Nature (2022). DOI :10.1038/s41586-022-05135-9
L'impact des conditions environnementales sur les structures dynamiques des ARN dans les cellules vivantes a été révélé par une technologie innovante développée par des chercheurs du Centre John Innes.
La recherche, fruit d'une collaboration entre les groupes du professeur Dame Caroline Dean FRS et du Dr Yiliang Ding, améliore notre compréhension de ce qui se passe au niveau cellulaire en réponse aux signaux environnementaux. Cela soulève la possibilité que nous puissions utiliser ces connaissances pour affiner les cultures ou développer des thérapies à base d'ARN pour des maladies telles que le COVID-19 (SARS-COV-2.)
Des recherches antérieures menées par ces groupes ont montré que deux éléments génétiques importants COOLAIR et FLC interagissent pour réguler les réponses moléculaires des plantes au chaud et au froid. Mais il n'était pas clair comment la structure de l'ARN de COOLAIR contribue à la régulation du FLC, un frein génétique à la floraison chez les plantes.
Les chercheurs du groupe Ding ont développé une nouvelle technologie capable de profiler la structure de l'ARN à la résolution d'une seule molécule dans des cellules vivantes.
L'utilisation de cette technique leur a permis d'observer les changements structurels de l'ARN. Dans des conditions chaudes, COOLAIR RNA adopte trois structures prédominantes et ces formes et proportions ont changé après que les plantes ont été exposées à des températures froides.
Ils ont remarqué que des changements dans les conformations de l'ARN dans une région hyper-variable de COOLAIR modifiaient l'expression de FLC. En introduisant des mutations dans la séquence de cette région d'ARN, les chercheurs ont pu modifier la période de floraison des plantes.
Le Dr Ding dit que leur "travail a montré que les ARN peuvent adopter différentes conformations ou structures. Ces diverses conformations changent dynamiquement en réponse aux conditions externes. Dans cette étude, en ajustant la structure de l'ARN, nous avons modifié la période de floraison de la plante."
La compréhension de la façon dont la structure de l'ARN affecte la fonction de l'ARN et la capacité de concevoir des génomes végétaux au niveau cellulaire de l'ARN augmentent la possibilité de concevoir des types de cultures avec des caractéristiques agronomiques et nutritionnelles plus souhaitables.
Le groupe affirme que la technologie peut également être appliquée aux cellules humaines où les structures d'ARN pourraient servir de guide pour la conception de thérapies à base d'ARN.
Le premier auteur, le Dr Pan Zhu, déclare que "chaque ARN est susceptible d'avoir ses propres paysages de structure d'ARN et diversités conformationnelles. Notre technologie nous permettra d'explorer l'importance fonctionnelle omniprésente des structures d'ARN dans les ARN d'intérêt tels que le SRAS-COV-2 ."
Le groupe cherchera désormais à partager sa nouvelle technologie avec des collaborateurs industriels ou universitaires basés sur l'ARN.
Au cours du processus d'expression génique, l'ADN est transcrit en ARN qui est ensuite utilisé pour fabriquer des protéines. L'ARN est souvent qualifié de "molécule maigre" car il est monocaténaire, mais des travaux récents ont mis en évidence sa diversité structurelle et la manière dont ces structures affectent la régulation des gènes et la synthèse des protéines.
Chez les plantes, la FLC agit comme un frein à la floraison, un élément clé d'un mécanisme moléculaire qui garantit que la plante ne fleurit que lorsqu'elle a atteint un niveau d'exposition au froid requis. COOLAIR est antisens au FLC, se lie à lui et l'empêche d'être transcrit après une exposition au froid. La connaissance de ces mécanismes sera essentielle pour comprendre les conséquences du changement climatique.
La recherche apparaît dans Nature .
