Notre protéome est beaucoup plus gros que notre génome car un gène produit plusieurs variantes de protéines appelées isoformes de protéines, dont le déséquilibre est impliqué dans de nombreuses maladies. Un nouveau système rapporteur bio-ingénierie développé au Helmholtz Zentrum München et à l’Université technique de Munich permet désormais pour la première fois de suivre l’expression des isoformes de protéines au fil du temps dans des cellules vivantes. La méthode aide à déchiffrer les mécanismes de régulation sous-jacents et permet le dépistage d’interventions moléculaires potentielles.
Les protéines sont les acteurs clés de nos processus cellulaires. Leur génération suit des principes appelés transcription et traduction. Tout d’abord, l’ADN copie son information génétique sur l’ARN messager (ARNm), qui détermine ensuite la séquence dans une chaîne d’acides aminés, qui se replie finalement en une protéine. La réalité, cependant, est plus complexe : plus de 90 % de nos gènes ne produisent pas un seul ARNm puis une seule protéine, mais un processus appelé épissage alternatif produit plusieurs variantes d’ARNm, dont seules certaines sont ensuite traduites en un isoforme de protéine dans une cellule spécifique à un moment donné. Les techniques conventionnelles pour détecter l’épissage alternatif sont pour la plupart des mesures ponctuelles uniques qui sont intenses en travail et ne peuvent pas surveiller de manière fiable au fil du temps quelles isoformes de protéines sont réellement traduites dans la cellule.
Des chercheurs du Helmholtz Zentrum München et de l’Université technique de Munich (TUM) ont ainsi développé un nouveau système de rapporteur bio-ingénierie appelé EXSISERS. L’idée sous-jacente est de générer un signal tel que la lumière dès qu’une isoforme de protéine spécifique est en cours de traduction.
Ceci est possible grâce à des protéines rapporteurs de conception qui peuvent se couper de la chaîne d’acides aminés naissante – elles s’auto-excisent. Par analogie avec le célèbre tour de la corde coupé et restauré dans les performances magiques, l’excision du reporter ne laisse aucune cicatrice dans les isoformes de protéines naturelles. »
Dong-Jiunn Jeffery Truong, chercheur
Les chercheurs ont déjà appliqué cette méthode à des cellules humaines en culture. L’un de leurs objectifs était d’analyser l’expression des isoformes d’une protéine appelée Tau, qui est associée à des maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson. Cela fait des isoformes de Tau une cible potentielle pour les futures thérapies moléculaires.
« La bio-ingénierie inspirée des processus biomoléculaires naturels permettra d’observer de nombreux autres processus cellulaires fondamentaux de manière non invasive », explique Gil Gregor Westmeyer. « Plus nous pouvons surveiller de paramètres cellulaires, mieux nous pouvons développer des interventions moléculaires ciblées pour les futures thérapies cellulaires, par exemple, pour traiter les maladies neurodégénératives. » Westmeyer et son équipe collaborent déjà avec plusieurs laboratoires universitaires qui utilisent le nouveau système rapporteur pour obtenir une compréhension plus complète de l’expression des isoformes dans les cellules et de son implication dans les maladies.
La source:
Helmholtz Zentrum München – Centre de recherche allemand pour la santé environnementale
Référence de la revue :
Truong, DJ.J., et al. (2021) Interrogation non invasive et à haut débit de l’expression d’isoformes spécifiques aux exons. Biologie cellulaire naturelle. doi.org/10.1038/s41556-021-00678-x.
