Les chercheurs développent une nouvelle façon de contrôler les gènes

Selon une étude publiée dans la revue scientifique, les scientifiques ont découvert un moyen d'activer ou de désactiver les gènes dans la levure et les cellules humaines en contrôlant le point auquel l'ADN est copié dans l'ARN messager. Biologie synthétique ACS.

Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) affirment que cette découverte pourrait permettre aux scientifiques de mieux comprendre le rôle des gènes, de faciliter la création de cellules et d’améliorer les médicaments et les traitements.

La nouvelle méthode repose sur un système appelé CRISPR, composé de deux composants. Le premier est une protéine qui "se lie à l'ADN et le découpe en tranches", tandis que le second composant est un court brin d'ARN qui guide la protéine à l'emplacement requis dans le génome.

"Le système CRISPR est assez puissant en ce sens qu'il peut cibler différentes régions de liaison à l'ADN sur la base d'un recodage simple de ces ARN guides", explique Timothy Lu, professeur adjoint en génie électrique, informatique et génie biologique au MIT.

"En reprogrammant simplement la séquence d'ARN, vous pouvez diriger cette protéine vers n'importe quel endroit du génome ou d'un circuit synthétique", ajoute-t-il.

CRISPR utilisé comme "facteur de transcription"

Pour l'étude, les chercheurs ont décidé d'utiliser CRISPR pour contrôler la transcription des gènes - le processus par lequel une séquence d'ADN est copiée dans l'ARN messager (ARNm). Ceci réalise des instructions à partir du gène.

Les protéines appelées "facteurs de transcription" régulent fortement la transcription, expliquent les chercheurs. Ces protéines s'attachent à certaines séquences d'ADN dans la "région promotrice" du gène, puis initient ou bloquent les enzymes nécessaires pour copier le gène dans l'ARNm.

Pour utiliser le CRISPR comme facteur de transcription, les chercheurs ont modifié la protéine CRISPR standard, appelée Cas9, pour s’assurer qu’elle ne «coupait» plus l’ADN après sa liaison. Un segment a également été ajouté à la protéine qui déclenche ou inhibe l'expression génique en modifiant la machinerie transcriptionnelle de la cellule.

Les chercheurs ont également fourni un gène pour un "guide d'ARN" aux cellules cibles afin de pousser Cas9 dans la région correcte. Le guide d'ARN fonctionne en correspondant à une séquence d'ADN sur le promoteur du gène qu'ils veulent activer.

La transcription des gènes peut être activée ou désactivée

Le résultat de l'étude a révélé qu'une fois que le guide de l'ARN et la protéine Cas9 étaient liés à l'intérieur de la cellule cible, les chercheurs pouvaient cibler avec précision le gène correct et activer la transcription.

En outre, ils ont été surpris de constater que ce processus pouvait également être utilisé pour bloquer la transcription du gène lorsqu'il visait une zone différente du gène.

"C'est bien car cela vous permet de faire de la régulation positive et négative avec la même protéine, mais avec différents ARN guides ciblant différentes positions dans le promoteur", explique le professeur Lu.

'Construire plus facilement des circuits synthétiques'

Les chercheurs ajoutent que ce système est beaucoup plus souple et plus facile à utiliser que d’autres systèmes de contrôle de la transcription basés sur les protéines liant l’ADN.

Le professeur Lu dit:

"Il y a beaucoup de flexibilité avec CRISPR, et cela vient du fait que vous n'avez pas à passer plus de temps à l'ingénierie des protéines. Vous pouvez simplement changer la séquence d'acides nucléiques des ARN.

Je pense que cela va rendre beaucoup plus facile la construction de circuits synthétiques. Cela devrait augmenter la taille et la vitesse à laquelle nous pouvons construire une variété de circuits synthétiques dans les cellules de levure et les cellules de mammifères. "

Le nouveau système a également été créé pour pouvoir être induit par certaines petites molécules pouvant être ajoutées à la cellule, comme les sucres, affirment les chercheurs.

Pour mener à bien ce processus, les gènes ont été conçus pour les ARN guides afin de garantir qu'ils ne sont produits qu'en présence de la petite molécule. Ils ajoutent que s'il n'y a pas de petite molécule, il n'y a pas d'ARN guide, ce qui signifie que le gène cible n'est pas perturbé.

Le professeur Lu note que ce type de contrôle peut s'avérer utile pour d'autres études sur le rôle des gènes naturels en les activant et en les désactivant à travers différents points de la progression ou du développement de la maladie.

Il ajoute que les prochaines étapes de cette recherche consistent à construire des circuits synthétiques avancés capables de "prendre des décisions" en fonction de divers facteurs provenant de l'environnement d'une cellule.

"Nous aimerions être en mesure de mettre à l’échelle et de démontrer les circuits les plus complexes que quiconque ait jamais construits dans des cellules de levure et de mammifères", explique le professeur Lu.

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