Les résultats, rapportés dans la revue Nature Communications, permettent de mieux comprendre comment les cellules contrôlent l'activité des gènes et pourraient avoir des implications pour le développement de nouveaux médicaments et thérapies pour traiter les maladies génétiques, le cancer et d'autres affections.
Les promoteurs de gènes sont des régions de l'ADN situées juste en amont des gènes, où l'information génétique portée par l'ADN est transcrite en molécules d'ARN qui sont ensuite utilisées pour produire des protéines. Les promoteurs contrôlent la vitesse à laquelle les gènes sont exprimés, déterminant ainsi la quantité de protéines produites.
Les scientifiques savent depuis longtemps que les promoteurs contiennent des séquences spécifiques de nucléotides, les éléments constitutifs de l’ADN, qui sont reconnus par des protéines appelées facteurs de transcription. Ces facteurs de transcription se lient aux promoteurs et initient la transcription, le processus de copie du code génétique en ARN.
Cependant, les mécanismes spécifiques par lesquels les promoteurs régulent l’expression des gènes restent mal compris.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont utilisé une combinaison de techniques expérimentales et de modélisation informatique pour étudier comment les promoteurs contrôlent l'expression des gènes dans la bactérie *Escherichia coli*. Ils ont découvert que la clé réside dans l’espacement et la disposition des séquences nucléotidiques reconnues par les facteurs de transcription.
Les chercheurs ont découvert que l'espacement optimal entre ces séquences, appelé « fenêtre d'espacement », est crucial pour l'expression des gènes. Lorsque l’espacement est trop court ou trop long, la transcription est inhibée.
Les chercheurs ont également découvert que la disposition de ces séquences, appelée « composition des séquences », est importante pour l’expression des gènes. Les promoteurs ayant une densité plus élevée de séquences reconnues ont tendance à être plus actifs, tandis que les promoteurs ayant une densité plus faible sont moins actifs.
"Notre étude apporte une nouvelle compréhension de la manière dont les promoteurs régulent l'expression des gènes", a déclaré le Dr Michael Lynch du NIST, l'un des principaux auteurs de l'étude. "Cela pourrait ouvrir de nouvelles voies au développement de médicaments et de thérapies pour traiter les maladies génétiques, le cancer et d'autres pathologies."
Une application potentielle de cette recherche réside dans le développement de la thérapie génique, qui vise à traiter des maladies en modifiant l’expression des gènes. En comprenant comment les promoteurs contrôlent l’expression des gènes, les scientifiques pourraient concevoir des médicaments ou des thérapies ciblant des promoteurs spécifiques et modifier l’activité des gènes qu’ils contrôlent.
Les chercheurs continuent d'étudier comment les promoteurs régulent l'expression des gènes dans d'autres organismes, y compris les humains. Ils travaillent également au développement de nouvelles méthodes de prédiction de l’activité des promoteurs, qui pourraient être utilisées pour concevoir des thérapies géniques plus efficaces.
