Une nouvelle technologie profile la structure de l’ARN à la résolution d’une seule molécule dans les cellules vivantes
L’impact des conditions environnementales sur les structures dynamiques des ARN dans les cellules vivantes a été révélé par une technologie innovante développée par des chercheurs du Centre John Innes.
La recherche, fruit d’une collaboration entre les groupes du professeur Dame Caroline Dean FRS et du Dr Yiliang Ding, améliore notre compréhension de ce qui se passe au niveau cellulaire en réponse aux signaux environnementaux. Cela soulève la possibilité que nous puissions utiliser ces connaissances pour affiner les cultures ou développer des thérapies à base d’ARN pour des maladies telles que COVID-19 (SARS-COV-2.)
Des recherches antérieures menées par ces groupes ont montré que deux éléments génétiques importants AIR FRAIS et FLC interaction pour réguler les réponses moléculaires des plantes au chaud et au froid.
Mais il n’était pas clair comment la structure de l’ARN de AIR FRAIS contribue à la régulation de FLC – un frein génétique à la floraison des plantes.
Les chercheurs du groupe Ding ont développé une nouvelle technologie capable de profiler la structure de l’ARN à la résolution d’une seule molécule dans des cellules vivantes.
L’utilisation de cette technique leur a permis d’observer les changements structurels de l’ARN. Dans des conditions chaudes AIR FRAIS L’ARN adopte trois structures prédominantes et ces formes et proportions ont changé après que les plantes ont été exposées à des températures froides.
Ils ont remarqué que des changements dans les conformations de l’ARN dans une région hyper-variable de AIR FRAIS modifié FLC expression.
En introduisant des mutations dans la séquence de cette région d’ARN, les chercheurs ont pu modifier la période de floraison des plantes.
Le Dr Ding a déclaré : « Nos travaux ont montré que les ARN peuvent adopter différentes conformations ou structures. Ces diverses conformations changent dynamiquement en réponse aux conditions extérieures. Dans cette étude, en ajustant la structure de l’ARN, nous avons modifié la période de floraison de la plante.
La compréhension de la façon dont la structure de l’ARN affecte la fonction de l’ARN et la capacité de concevoir des génomes végétaux au niveau cellulaire de l’ARN augmentent la possibilité de concevoir des types de cultures avec des caractéristiques agronomiques et nutritionnelles plus souhaitables.
Le groupe affirme que la technologie peut également être appliquée aux cellules humaines où les structures d’ARN pourraient servir de guide pour la conception de thérapies à base d’ARN.
Le premier auteur, le Dr Pan Zhu, a déclaré: «Chaque ARN est susceptible d’avoir ses propres paysages de structure d’ARN et ses diversités conformationnelles. Notre technologie nous permettra d’explorer l’importance fonctionnelle omniprésente des structures d’ARN dans les ARN d’intérêt tels que le SRAS-COV-2. »
Le groupe cherchera désormais à partager sa nouvelle technologie avec des collaborateurs industriels ou académiques basés sur l’ARN.
Au cours du processus d’expression génique, l’ADN est transcrit en ARN qui est ensuite utilisé pour fabriquer des protéines. L’ARN est souvent appelé la «molécule maigre» car il est simple brin, mais des travaux récents ont mis en évidence sa diversité structurelle et la manière dont ces structures affectent la régulation des gènes et la synthèse des protéines.
Dans les plantes FLC agit comme un frein à la floraison, élément clé d’un mécanisme moléculaire qui garantit que la plante ne fleurit que lorsqu’elle a atteint un niveau d’exposition au froid requis. AIR FRAIS est antisens de FLC, se liant à lui et l’empêchant d’être transcrit après une exposition au froid. La connaissance de ces mécanismes sera essentielle pour comprendre les conséquences du changement climatique.
Référence: Yang M, Zhu P, Cheema J, et al. Invivo l’analyse d’une seule molécule révèle la diversité structurelle de l’ARN COOLAIR. La nature. 2022 :1-6. doi : 10.1038/s41586-022-05135-9
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