Au fond de nos cellules nerveuses, une molécule est à l'œuvre qui n'a pas de début ni de fin. Au lieu d'une chaîne droite, comme il est courant pour la plupart des brins d'ARN, il forme une boucle fermée. Connues sous le nom d'ARN circulaires (CircRNA), ces molécules sont cruciales pour le développement, la pensée et la fonction synaptique, mais leur prévalence élevée dans les neurones est depuis longtemps un mystère scientifique. Comment le cerveau produit-il tant d'entre eux?
Maintenant, les chercheurs Max Planck de Freiburg ont découvert un mécanisme crucial qui explique l'abondance remarquable des CircRNA dans le système nerveux. L'étude révèle que la protéine Elav agit comme un changement de maître mondial pour la production de ces molécules.
Les Circrnc se trouvent dans toutes les formes de vie. Ils sont exprimés dans des schémas spécifiques à différents stades de développement et dans différentes cellules – en particulier abondants dans les cellules du système nerveux. Bien que leurs rôles ne soient pas aussi bien étudiés que les ARN linéaires normaux, les CIRNc sont connus pour être importants dans le développement du cerveau, la cognition et même dans des conditions telles que la neurodégénérescence et la dépendance.
Une bague stable avec un impact
La structure de l'anneau des CIRNc est cruciale pour leurs rôles car elle donne aux molécules une stabilité extrême. Contrairement aux molécules d'ARN linéaires, les CIRNc n'ont pas de extrémités ouvertes qui agissent comme des points de départ pour les enzymes, qui pourraient rapidement les dégrader. Cette longévité rend les CIRNNA des candidats idéaux pour les tâches de régulation durables, en particulier dans les cellules qui ne se divisent pas, comme les neurones.
Ils peuvent contrôler l'activité des gènes, agir comme des éponges pour d'autres molécules ou même produire des protéines. Dans notre laboratoire, nous sommes fascinés par ces ARN et voulons comprendre comment ils sont réglementés. «
Mengjin Shi, l'un des premiers auteurs de l'étude
De nouvelles recherches du laboratoire de Valéririe Hilgers menées sur des embryons de drosophile, ont identifié la protéine de liaison à l'ARN bien connue ELAV comme le facteur clé. L'équipe a constaté que dans le développement des neurones, Elav est le médiateur central qui stimule la création généralisée des CircrnA.
Protéine Elav comme commutateur principal
« Lorsque nous avons retiré la protéine ELAV des embryons de mouche des fruits, la production de CIRNc neuronaux a chuté, avec une régulation négative de plus de 75%. Inversement, lorsque nous avons introduit Elav dans des cellules qui produisent normalement très peu de CIRCRNA, il a déclenché leur formation.
L'étude fournit également un aperçu mécanique clair de la façon dont ELAV remplit cette fonction: Elav se lie au pré-ARNm, le précurseur de l'ARN mature. En liant là-bas, Elav ralentit le processus standard de «l'épissage linéaire», qui à son tour favorise un processus alternatif appelé «rythme de dos». Cette action rassemble efficacement les deux extrémités de la future molécule d'AircRNA ensemble, facilitant la création de la boucle fermée.
« Notre découverte suggère que les CIRNc neuronaux ne sont pas seulement des sous-produits de l'expression des gènes, mais sont délibérément générés pour remplir des fonctions importantes. Elle améliore notre compréhension de la base moléculaire du fonctionnement du cerveau en révélant comment un type spécifique de molécule dans les neurones, dit Circrc, est régulé. Et Elav est clairement un élément central de cet histoire, » dit Valerae Hilgers.
Étant donné que les protéines similaires à l'ELAV sont conservées des mouches vers l'homme, ces résultats suggèrent fortement qu'un mécanisme similaire régit également la production d'ARRNA dans le cerveau humain. En manipulant ELAV ou des protéines similaires, les chercheurs pourraient potentiellement influencer les niveaux de CircRNA fournissant de nouvelles stratégies pour étudier le rôle des molécules dans la santé du cerveau et les troubles neurodégénératifs.
