"Junk DNA" joue un rôle crucial dans les maladies humaines

Beaucoup plus de notre génome est biologiquement actif que prévu - environ 80% - une équipe internationale impliquant plus de 400 scientifiques a révélé hier. Les chercheurs ont expliqué que seulement environ 1% de notre génome possède des régions géniques qui codent pour les protéines, ce qui les a amenés à se demander ce qui se passe avec le reste de l’ADN. Maintenant que nous savons que les quatre cinquièmes du génome sont biochimiquement actifs, d'une manière qui régule l'expression des gènes voisins, les généticiens réalisent que beaucoup moins de notre génome est constitué de junk ADN.
9 Les experts estiment que ces nouvelles découvertes nous aideront à mieux comprendre comment plusieurs maladies se développent et se comportent, ce qui peut conduire à des traitements plus efficaces et mieux ciblés.
Le génome humain a deux fois plus de gènes qu'on ne le pensait. Beaucoup de gènes inconnus jouent un rôle dans le contrôle cellulaire, ce qui peut avoir un impact sur le développement de maladies humaines.
Le consortium international de scientifiques a analysé et expérimenté le séquençage de données provenant de 140 types différents de cellules humaines et identifié des milliers de régions d'ADN qui aident à diriger les activités de nos gènes.
Manolis Kellis, professeur agrégé d'informatique au MIT et co-auteur d'un rapport paru dans plusieurs revues scientifiques, notamment La nature, m'a dit:

"Les humains sont à 99,9% identiques les uns aux autres, et vous n’avez qu’une différence pour chaque 300 à 1 000 nucléotides. Ce que vous permet de faire ENCODE est de fournir une annotation de ce que fait chaque nucléotide du génome, de sorte que faire des prédictions sur les conséquences de la mutation. "

Qu'est-ce que ENCODE?

ENCODER (Encyclopedia of DNA Elements) est un conglomérat de recherche public lancé par le NHGRI (Institut national de recherche sur le génome humain) aux États-Unis et l'Institut EMBL-European Bioinformatics (EMBL-EBI) au Royaume-Uni en 2003. tous les composants fonctionnels du génome humain. Le NHGRI et EMBL-EBI se sont engagés à publier immédiatement toutes les données du projet dans les bases de données publiques.

Ce que les scientifiques pensaient au départ était que l'ADN indésirable est en fait biochimiquement actif.L'un des objectifs d'ENCODE était de mieux comprendre le génome humain au-delà des gènes codant pour les protéines. Les scientifiques peuvent le faire en examinant les changements chimiques qui se produisent dans des segments d'ADN individuels - ces étirements contrôlent le moment où des régions génétiques spécifiques deviennent actives. Les modifications chimiques varient selon le type de cellule et peuvent modifier directement l'ADN, ou uniquement les protéines histones entourant l'ADN.
Un projet pilote a été publié en 2007, portant sur 1% du génome humain.
Pour cartographier ces épigénomes (modifications), les chercheurs ont rassemblé des données provenant de différents types de cellules. Alors que certains laboratoires ont mesuré les modifications des histones d'ADN, d'autres ont évalué l'accessibilité de divers tronçons d'ADN en les coupant en fragments avec des enzymes.
ENCODE est une collaboration de 442 scientifiques de 32 laboratoires au Japon, à Singapour, en Espagne, aux États-Unis et au Royaume-Uni. Ensemble, ils ont généré et examiné plus de 15 téraoctets de données brutes - toutes ces données sont maintenant accessibles au public. Ils ont utilisé environ 300 ans de temps informatique, se concentrant sur 147 types de tissus pour déterminer ce qui allume et éteint certains gènes, et les caractéristiques spécifiques des commutateurs dans différents types de cellules.

Les scientifiques d'ENCODE ont découvert qu'environ 80% du génome humain est impliqué dans certains types d'événements biochimiques, tels que la liaison aux protéines, se liant spécifiquement aux protéines ayant un impact sur la façon dont les gènes voisins sont utilisés. Ils ont également constaté que les mêmes régions de réglementation ont des rôles différents à jouer, selon le type de cellule dans laquelle elles agissent.
Les scientifiques ont analysé la conservation des nucléotides A, T, C et G dans les nouvelles régions réglementaires identifiées. Les nucléotides sont conservés s'ils restent les mêmes pendant de longues périodes au cours de notre évolution. Cela peut être examiné soit en comparant les variations entre les différentes espèces, soit entre les individus de la même espèce.
Dans un communiqué en ligne, l'Institut européen de bioinformatique a écrit:

"Le 5 septembre, une équipe internationale de chercheurs a révélé qu’une grande partie de ce que l’on appelle l’ADN indésirable dans le génome humain est en réalité un panneau de contrôle massif comportant des millions de commutateurs régulant l’activité de nos gènes. travail - et des mutations dans ces régions pourraient conduire à des maladies humaines. "

Trois milliards de paires de code génétique

Jusqu'à présent, les trois milliards de paires de codes génétiques composant l'ADN humain ont été analysés par ENCODE. Les scientifiques de l’Institut européen de bioinformatique ont expliqué qu’ils avaient identifié la fonction génomique de 4 millions de gènes. commutateurs, ce qui aidera les chercheurs à se concentrer sur des domaines spécifiques de la maladie humaine et, espérons-le, à trouver des moyens de mieux les traiter ou les guérir. Ils ont ajouté que les commutateurs sont souvent très éloignés du génome à partir du gène qu'ils régulent.
Ewan Birney, de l’Institut européen de bioinformatique, principal coordinateur de l’analyse pour ENCODE, a déclaré: «Notre génome est tout simplement vivant avec des commutateurs: des millions de lieux déterminent si un gène est activé ou désactivé. Le projet du génome humain a montré que seulement 2% Le génome contient des gènes, les instructions pour fabriquer des protéines.Avec ENCODE, nous pouvons voir qu'environ 80% du génome est en train de faire quelque chose.Nous avons découvert qu'une partie beaucoup plus grande du génome - une quantité surprenante en fait - est impliquée dans le contrôle quand et où les protéines sont produites, que dans la simple fabrication des blocs de construction. "

Ian Dunham, également membre du European Bioinformatics Institute, a déclaré que ENCODE est un outil de recherche utile pour tout chercheur qui se penche sur les maladies humaines.Les scientifiques qui étudient les maladies ont souvent une bonne idée des gènes impliqués, mais ont besoin de données sur les commutateurs qui jouent un rôle. Dans certains cas, les emplacements de ces commutateurs ne sont pas ceux auxquels ils s'attendaient. Dunham a déclaré "ENCODE nous donne un ensemble de pistes très précieuses à suivre pour découvrir les mécanismes clés en jeu dans la santé et la maladie. Ceux-ci peuvent être exploités pour créer des médicaments entièrement nouveaux ou pour réutiliser des traitements existants."
Un chercheur principal sur ENCODE, le Dr Michael Snyder, professeur et président de l'Université de Stanford, a expliqué que ENCODE nous fournit les connaissances nécessaires pour que nous puissions regarder au-delà de la structure linéaire du génome et de la connexion de l'ensemble du réseau. Les études d'association à l'échelle du génome nous aident à comprendre où se trouvent certains gènes, ainsi que les séquences qui les contrôlent. Snyder a déclaré: «En raison de la forme complexe et tridimensionnelle de notre génome, ces contrôles sont parfois loin du gène qu’ils régulent et font des boucles pour établir un contact. Sans ENCODE, nous n’aurions peut-être jamais regardé dans ces régions. une étape majeure vers la compréhension du schéma de câblage d'un être humain: ENCODE nous aide à examiner en profondeur le circuit réglementaire qui nous indique comment toutes les parties sont réunies pour créer un être complexe. "
Auparavant, générer et stocker d’énormes volumes de données était un problème dans la recherche biomédicale. Cependant, à mesure que la productivité du séquençage du génome s’est améliorée et devient plus économique, l’accent a été mis sur l’analyse, c’est-à-dire l’interprétation des données générées par les études d’association pangénomique. Les scientifiques de l'université de Cambridge ont déclaré que "les partenaires d'ENCODE ont travaillé systématiquement à travers le génome humain, en utilisant les mêmes méthodes de calcul et de laboratoire humide et les mêmes réactifs dans des laboratoires répartis dans le monde entier."
Ewan Birney a déclaré:

"Nous nous concentrons sur le fait de réunir les meilleures personnes avec la meilleure expertise. ENCODE a vraiment montré que les scientifiques de premier plan collaborent étroitement à grande échelle pour produire d’excellentes ressources fondamentales que toute la communauté peut utiliser."

Les scientifiques ont souligné qu’il faudra attendre plusieurs années avant que les médecins et les patients ne voient des avantages tangibles d’ENCODE.

Ecrit par Christian Nordqvist