Il faut plus que de l'ADN codant pour les protéines pour créer un coeur

Rappelez-vous quand nous avons pensé que la plupart du génome humain était un "junk" ADN? Parce que la première fois que les scientifiques l'ont séquencé, ils ont découvert que moins de 3% de l'ADN était destiné à coder les protéines, les éléments constitutifs de la vie. Depuis lors, ils ont découvert des choses surprenantes sur l'ADN non codant. Dans une nouvelle étude publiée cette semaine, une équipe décrit comment certains codent pour un fragment génétique de «long ARN non codant» (ou lncRNA) qui contrôle la destinée des cellules souches qui se différencient en divers types de cellules cardiaques. Sans cette pièce essentielle du code génétique, il semble que les c?urs ne peuvent pas être faits du tout.
Dans une étude publiée en ligne dans le journal Cellule Le 24 janvier, des biologistes du Massachusetts Institute of Technology (MIT) décrivent comment ils ont identifié un rôle critique pour un lncRNA qu'ils ont baptisé "Braveheart".

Braveheart contrôle la transformation de cellules souches en cellules cardiaques

Ces dernières années, les scientifiques ont découvert des domaines de l’ADN qui ne donnent pas d’instructions sur la manière de fabriquer des protéines. Ce sont des codes pour fabriquer des molécules d’ARNc qui aident à contrôler l’activation et la désactivation des gènes dans les cellules.
Mais alors que des milliers de ces fragments génétiques ont été découverts, leurs rôles spécifiques sont très peu connus.
L'équipe du MIT suggère que le fragment qu'ils ont identifié, Braveheart, contrôle la transformation des cellules souches en cellules cardiaques lorsque les cellules souches embryonnaires se différencient.

Nouvelle avenue potentielle pour le développement de médicaments régénératifs

Bien qu'ils aient fait leur découverte en utilisant des cellules souches de souris, ils croient que la même chose se produit chez les humains.
Si cela s'avère être le cas, alors l’étude des lncRNA pourrait conduire à une nouvelle façon de développer des médicaments régénératifs pour traiter les c?urs endommagés par le vieillissement ou les maladies cardiovasculaires.
La co-auteure Carla Klattenhoff, post-doctorante au Département de biologie du MIT, a déclaré dans un communiqué:
"Cela ouvre une nouvelle porte à ce que nous pourrions faire, et comment nous pourrions utiliser les ARNnc pour induire des types de cellules spécifiques, qui ont été complètement inexplorés."

Braveheart Essential pour le déblocage du gène maître pour la différenciation des cellules cardiaques

L’équipe a décidé d’enquêter sur Braveheart car elle en avait trouvé beaucoup dans les cellules souches embryonnaires et dans la différenciation des cellules cardiaques.
Dans leur étude, ils montrent comment les cellules souches embryonnaires de souris qui ne possèdent pas assez d'ARNc de Braveheart ne parviennent pas à développer l'un des trois principaux types de cellules du système cardiovasculaire: les cardiomyocytes (qui font le muscle cardiaque), les cellules musculaires lisses et les cellules endothéliales.
Ils ont également constaté que sans Braveheart, MesP1, le gène maître qui régule la différenciation des cellules cardiaques chez les animaux vertébrés, ne fonctionne pas. Lorsque cela fonctionne, MesP1 lance une cascade de centaines de gènes essentiels au développement du c?ur.
Il semble que Braveheart contrôle la cascade en influençant le complexe protéique PRC2, qui se trouve normalement au-dessus de l’ADN, bloquant MesP1 et d’autres gènes essentiels au développement des cellules cardiaques.

Lorsque Braveheart est présent, le réseau MesP1 lance le processus de développement du c?ur.

Quelle suite

Ramin Shiekhattar est professeur de régulation et d'expression des gènes à l'Institut Wistar de Philadelphie et ne faisait pas partie de l'équipe d'étude. Il dit:
"Cet article est certainement un premier pas vers ce que nous devons faire, à savoir comprendre de manière plus fondamentale le rôle biologique de ces ARN non codants."
Il dit que la prochaine chose à faire est de déchiffrer les mécanismes détaillés de Braveheart et de tester ce qui se passe quand il est éliminé chez des souris vivantes.
L’équipe du MIT suggère les ARN non codants pourraient expliquer pourquoi le c?ur humain est plus complexe que le c?ur d'une mouche. Parce que beaucoup de gènes de codage des protéines cardiaques sont les mêmes chez les deux espèces.
La co-auteure, Johanna Scheuermann, également post-doctorante au Département de biologie du MIT, a déclaré:
"Nous pensons que la complexité supplémentaire peut provenir de la partie non codante du génome, et nous pensons que les ARNnc sont impliqués."
L'équipe recherche maintenant d'autres ARN non codants qui jouent un rôle dans le développement du coeur chez la souris et chez l'homme.
Ils n'ont pas encore identifié l'analogue humain de Braveheart. Ce n'est pas surprenant, dit Klattenhoff, étant donné que les ARN non codants longs ont tendance à évoluer plus rapidement que les gènes codant pour les protéines.
Mais l'équipe espère éventuellement identifier de nombreux nouveaux ARN non codants essentiels au développement du c?ur humain et peut-être aussi des mutations qui influencent le développement des maladies cardiovasculaires.
Des fonds de la Fondation pour la recherche sur le cancer Damon Runyon, les Instituts nationaux de la santé, le Prix du leadership cardiovasculaire Watkins, la Fondation pour la recherche en sciences de la vie, l’Organisation européenne de biologie moléculaire et la Fondation de la famille Richard et Susan Smith
En septembre 2012, La nature, Science, et d’autres revues ont publié une collection stupéfiante de plus de 30 articles rejetant fermement l’idée du «junk ADN».
Écrit par Catharine Paddock PhD