Une nouvelle étude internationale suggère que l'ADN viral ancien ancré dans notre génome, qui a été longtemps rejeté comme « indésirable » génétique, peut en fait jouer un rôle puissant dans la régulation de l'expression des gènes. En se concentrant sur une famille de séquences appelées Mer11, des chercheurs du Japon, de la Chine, du Canada et des États-Unis ont montré que ces éléments ont évolué pour influencer la façon dont les gènes s'allument et désactivés, en particulier dans le développement humain précoce.
Les éléments transposables (TES) sont des séquences d'ADN répétitives dans le génome qui proviennent de virus anciens. Au cours des millions d'années, ils se sont propagés dans tout le génome via des mécanismes de copie et de coche. Aujourd'hui, TES constitue près de la moitié du génome humain. Bien qu'ils aient autrefois été considérés comme une fonction utile, des recherches récentes ont révélé que certains d'entre eux agissent comme des « commutateurs génétiques », contrôlant l'activité des gènes à proximité dans des types de cellules spécifiques.
Cependant, comme les TE sont très répétitifs et souvent presque identiques en séquence, ils peuvent être difficiles à étudier. En particulier, les familles de TE plus jeunes comme Mer11 ont été mal classées dans les bases de données génomiques existantes, limitant notre capacité à comprendre leur rôle.
Pour surmonter cela, les chercheurs ont développé une nouvelle méthode pour classer les TE. Au lieu d'utiliser des outils d'annotation standard, ils ont regroupé les séquences Mer11 en fonction de leurs relations évolutives et de leur conservation dans les génomes des primate. Cette nouvelle approche leur a permis de diviser Mer11A / B / C en quatre sous-familles distinctes, à savoir Mer11_G1 à G4, allant du plus ancien au plus jeune.
Cette nouvelle classification a révélé des modèles précédemment cachés de potentiel de régulation des gènes. Les chercheurs ont comparé les nouvelles sous-familles Mer11 à divers marqueurs épigénétiques, qui sont des étiquettes chimiques sur l'ADN et les protéines associées qui influencent l'activité des gènes. Cela a montré que cette nouvelle classification s'alignait plus étroitement avec la fonction réglementaire réelle par rapport aux méthodes précédentes.
Pour tester directement si les séquences Mer11 peuvent contrôler l'expression des gènes, l'équipe a utilisé une technique appelée lentimpra (test de rapporteur lentiviral massivement parallèle). Cette méthode permet de tester des milliers de séquences d'ADN en les insérant dans les cellules et de mesurer la quantité de chacun augmente l'activité des gènes. Les chercheurs ont appliqué cette méthode à près de 7000 séquences Mer11 de l'homme et d'autres primates, et ont mesuré leurs effets sur les cellules souches humaines et les cellules neuronales à un stade précoce.
Les résultats ont montré que Mer11_G4 (la plus jeune sous-famille) présentait une forte capacité à activer l'expression des gènes. Il avait également un ensemble distinct de «motifs» régulateurs, qui sont de courts étirements d'ADN qui servent de sites d'accueil pour les facteurs de transcription, les protéines qui contrôlent lorsque les gènes sont activés. Ces motifs peuvent influencer considérablement la façon dont les gènes réagissent aux signaux de développement ou aux indices environnementaux.
Une analyse plus approfondie a révélé que les séquences Mer11_G4 chez l'homme, les chimpanzés et les macaques avaient chacun accumulé des changements légèrement différents au fil du temps. Chez l'homme et les chimpanzés, certaines séquences ont gagné des mutations qui pourraient augmenter leur potentiel de régulation dans les cellules souches humaines.Young Mer11_G4 se lie à un ensemble distinct de facteurs de transcription, indiquant que ce groupe a acquis différentes fonctions de régulation par des changements de séquence et contribue à la spéciation,
Explique le chercheur de premier plan, le Dr Xun Chen.
L'étude propose un modèle pour comprendre comment l'ADN « indésirable » peut évoluer vers des éléments régulateurs avec des rôles biologiques importants. En traçant l'évolution de ces séquences et en testant directement leur fonction, les chercheurs ont démontré à quel point l'ADN viral ancien a été coopté dans la formation de l'activité des gènes chez les primates.
« Notre génome a été séquencé il y a longtemps, mais la fonction de beaucoup de ses parties reste inconnue« , Notes de co-réponse Authers Dr. Inoue. On pense que des éléments transposables jouent un rôle important dans l'évolution du génome, et leur signification devrait devenir plus claire à mesure que la recherche continue de progresser.
