La biologiste moléculaire Emily Hodges, professeure adjointe de biochimie, étudie les éléments régulateurs de notre génome et s'intéresse à l'analyse de la manière dont les changements dans la séquence d'ADN affectent la régulation des gènes.

L'expression des gènes est contrôlée par des éléments régulateurs de la séquence d'ADN tels que les amplificateurs de gènes, qui contribuent à augmenter l'expression d'un gène cible.

Des modifications spécifiques à l'espèce dans la fonction de l'amplificateur peuvent résulter de modifications de la séquence d'ADN qui se produisent directement au sein d'un seul amplificateur (cis) ou dans l'environnement cellulaire d'une manière qui peut affecter des milliers d'amplificateurs (trans). Par exemple, un facteur de transcription (une protéine mobile qui pilote l'expression d'un gène cible) est un élément de régulation trans qui peut se lier et contrôler les amplificateurs sur différents chromosomes.

Historiquement, les scientifiques ont eu du mal à déterminer les contributions individuelles de ces deux mécanismes à la divergence de l'expression des gènes.

Les laboratoires de Hodges et de son ancien collègue Tony Capra, aujourd'hui professeur agrégé d'épidémiologie et de biostatistique à l'Université de Californie à San Francisco, ont utilisé ATAC-STARR-seq, une technique de rapporteur à l'échelle du génome développée par le laboratoire de Hodges, pour démêler les contributions relatives des mécanismes de régulation cis et trans à la divergence de régulation génique entre les humains étroitement apparentés et les macaques rhésus. L'article intitulé "L'évolution de la régulation des gènes humains est motivée par la divergence de la fonction des éléments régulateurs en cis et en trans", a été publié dans Cell Genomics. en avril 2024.

Avec ATAC-STARR-seq, les chercheurs, dirigés par Tyler Hansen, récemment diplômé du laboratoire Hodges, et Sarah Fong, récemment diplômée du laboratoire Capra, ont examiné les effets de différentes séquences d'ADN (changements cis) dans le contexte de différents environnements cellulaires (changements trans) et vice versa et ont trouvé un nombre de changements trans dans l'activité de régulation des gènes sensiblement plus élevé que celui observé précédemment.

Les différences entre les espèces sont souvent attribuées à la variation de séquence (cis), mais les laboratoires de Hodges et Capra ont découvert un rôle important pour les différences d'environnement cellulaire (trans) dans la divergence de régulation des gènes entre les espèces. Ce travail remet en question la pensée actuelle selon laquelle les changements réglementaires cis sont à l'origine de la plupart des divergences dans l'activité réglementaire et soutient le rôle essentiel des changements réglementaires trans dans l'évolution de la régulation génétique.

L'analyse des contributions relatives des mécanismes cis et trans de la divergence de régulation génique a des implications dans les domaines de la régulation génique, de la génétique des populations humaines et de l'évolution des primates.

À l’avenir, Hodges cherche à étendre ses découvertes au-delà de l’évolution humaine pour comprendre comment les mécanismes cis et trans de régulation génique contribuent aux différences de risque de maladie humaine. Ces questions sont essentielles pour comprendre des maladies comme le cancer, où l'interaction entre les changements de séquence, l'épigénétique et l'environnement cellulaire a un impact important sur l'évolution de la maladie.

Un article d'avant-première traitant de cette recherche a été publié dans le même numéro de Cell Genomics. .