Les chercheurs ont développé une plateforme plus efficace pour étudier les protéines qui jouent un rôle clé dans la régulation de l'expression des gènes. L'approche utilise des cellules de levure modifiées pour produire des protéines enzymatiques et histones, réaliser des dosages biochimiques en interne, puis afficher les résultats.

« Les chercheurs biomédicaux et biotech s'intéressent aux mécanismes qui permettent aux histones de réguler l'activité des gènes, " dit Alison Waldman, premier auteur d'un article sur le travail et d'un doctorat. étudiant à l'Université d'État de Caroline du Nord. "Mais les outils conventionnels pour la recherche d'histones sont lourds et lents. Nous voulions développer quelque chose de plus rapide et de moins cher, et nous l'avons fait."

Dans les organismes complexes, Les chromosomes sont en grande partie constitués d'ADN et d'un groupe de protéines appelées histones. Ces histones sont importantes pour emballer correctement l'ADN dans les chromosomes, mais jouent également un rôle dans la régulation de l'expression des gènes. En d'autres termes, ils aident à déterminer quand et comment des gènes spécifiques sont activés ou désactivés.

L'une des caractéristiques qui rendent les histones difficiles à étudier est qu'elles ont souvent des modifications chimiques qui, seul ou en combinaison, modifier le rôle que joue l'histone dans l'expression des gènes.

"Les histones servent essentiellement de sites d'amarrage pour d'autres protéines qui influencent l'expression des gènes, et les modifications chimiques que nous voyons sur les histones jouent un rôle dans la détermination des protéines qui ont accès à un gène donné, " dit Balaji Rao, co-auteur de l'article et professeur de génie chimique et biomoléculaire à NC State.

Et pour compliquer les choses, c'est un processus dynamique. Une histone peut n'avoir aucune modification, il peut conserver une modification pendant toute la vie de la cellule, ou des modifications peuvent être ajoutées et supprimées à plusieurs reprises. Il y a, en bref, il se passe beaucoup de choses. Et les enzymes sont les catalyseurs responsables de tous ces changements. Essentiellement, les enzymes sont le mécanisme permettant d'attacher ou d'éliminer les modifications des histones.

Donc, si vous voulez vraiment comprendre ce qui se passe avec les histones, vous devez comprendre les modifications chimiques. Mais si vous voulez comprendre les modifications chimiques, vous devez comprendre quelles enzymes sont présentes et ce qu'elles font.

Les méthodes conventionnelles pour comprendre comment les enzymes modifient une histone impliquent l'utilisation de l'une des deux techniques. D'abord, vous pouvez utiliser la synthèse chimique pour créer des enzymes et des histones, puis effectuez un essai dans un tube à essai pour voir ce qui se passe. Seconde, vous pourriez modifier génétiquement une bactérie pour produire une enzyme et modifier d'autres bactéries pour produire des protéines histones, puis récolter les protéines pertinentes, les purifier, puis effectuez un test pour voir ce qui se passe.

"Notre technique utilise une cellule de levure génétiquement modifiée pour produire à la fois l'enzyme et l'histone, " dit Waldman. " La modification chimique a lieu à l'intérieur de la cellule, et l'histone modifiée résultante est envoyée et affichée à la surface de la cellule. »

"En d'autres termes, la cellule de levure fabrique les protéines pertinentes, fait le dosage pour vous, puis affiche le résultat en haut, " dit Albert Keung, co-auteur de l'ouvrage et professeur adjoint de génie chimique et biomoléculaire à NC State.

La plateforme de levure modifiée est nettement plus rapide que les techniques conventionnelles. Par exemple, l'examen d'un seul couple enzyme/histone prendrait quelques jours, au lieu d'une semaine.

« Mais c'est plus facile à mettre à l'échelle que les techniques existantes, vous gagneriez donc beaucoup plus de temps si vous examiniez beaucoup de protéines, " dit Keung.

"En outre, certaines protéines ne peuvent pas être fabriquées par synthèse chimique, ou qui ne peut pas être purifié, " dit Rao. "Notre technique ne nécessite pas de synthèse chimique ou de purification, ce qui signifie que nous pouvons examiner des protéines qui étaient difficiles ou impossibles à doser dans le passé."

Les chercheurs ont démontré l'utilité de la technique en faisant en sorte que des cellules de levure modifiées produisent deux types d'histones et une enzyme bien étudiée appelée p300, qui ajoute une modification spécifique du groupe acétyle aux histones.

"Nous avons montré que notre technique fonctionne, " dit Waldman. " La prochaine étape consiste à commencer à étendre les modifications que nous envisageons et à étendre le processus. "

Le papier, "Cartographie des spécificités des résidus d'enzymes épigénomes par affichage de surface de levure, " est publié dans la revue Biologie Chimique Cellulaire .