Pour approfondir la compréhension quantitative de la prise de décision cellulaire, le Dr Gregory Reeves et son équipe du département de génie chimique ont travaillé pour interpréter comment un facteur de transcription dicte la modification de l'expression des gènes dans les cellules.
Les travaux de l'équipe, récemment publiés dans Avancées scientifiquesse concentre sur une protéine appelée Dorsal, qui est une version du facteur nucléaire κB (NF-κB) – un facteur de transcription crucial contrôlant les processus cellulaires et la prise de décision tout en régulant l'immunité et le développement cellulaire.
NF-κB est impliqué dans plusieurs comportements cellulaires médicalement pertinents, tels que l'inflammation, l'immunité innée et la cicatrisation des plaies. Ce niveau de compréhension pourrait conduire à la capacité de contrôler nous-mêmes ces processus cellulaires, car des erreurs dans l’activité de NF-κB peuvent conduire à des états pathologiques, tels que le cancer. »
Dr Gregory Reeves
NF-κB a différents états à l'intérieur du noyau de la cellule. Il a le potentiel de se lier à l’ADN, de s’agglutiner et d’être actif ou inactif. L'équipe de Reeves a montré que la régulation des gènes se produit à ce niveau.
« Nous pouvons distinguer les molécules qui se déplacent lentement de celles qui se déplacent rapidement, ainsi que celles qui ne bougent pas du tout », a déclaré Reeves. « Nous pouvons le faire en utilisant une méthode de spectroscopie de fluctuation qui nous montre à quel point Dorsal se déplace. »
L'objectif est de créer une carte qui relie la quantité de dorsale dans le noyau à la quantité liée à l'ADN. Comprendre cette carte de la façon dont Dorsal se lie à l'ADN conduit à un niveau prédictif de compréhension et peut révéler comment manipuler cette voie à des fins thérapeutiques.
En utilisant des techniques d'imagerie spéciales pour identifier les différents états de la dorsale dans la cellule, l'équipe a pu obtenir des modèles mathématiques qui reflètent une image précise de la quantité de liaison dorsale à l'ADN, ainsi que de la quantité de dorsale regroupée.
Dans des études précédentes, l'équipe de Reeves prenait uniquement des instantanés avec sa technique d'imagerie. Ils ont décidé de visualiser les cellules pendant une durée plus longue.
Le travail englobe plusieurs échelles de longueur et de temps, leur permettant d’obtenir une vue à l’échelle du noyau du mécanisme reliant Dorsal à l’ADN.
« Lorsque nous avons examiné la quantité de mouvement libre de Dorsal, cela semblait indépendant de la quantité contenue dans le noyau », a déclaré Reeves. « Cette carte révélerait la quantité libre de Dorsale dans le noyau. Une fois que nous l'aurons créée, d'autres seraient libres de l'utiliser afin de progresser dans leur compréhension de la régulation des gènes. »
La relation entre la quantité de NF-κB présente dans le noyau et la quantité qui fait son travail sur l'ADN devient simple lors de l'application de ces méthodes. Cela a permis à Reeves et à l’équipe d’évaluer différentes parties des embryons.
L’équipe a découvert que la quantité de NF-κB libre de se déplacer est constante dans différentes parties de l’embryon. La quantité liée à l’ADN n’est cependant pas constante. Cela signifie que la relation entre les deux n’est pas linéaire. « Grâce à cette connaissance de la manière dont Dorsal interagit avec l'ADN, nous comprenons mieux dans quelle mesure nous aurions besoin d'activer la voie NF-κB si nous devions intervenir à des fins thérapeutiques », a déclaré Reeves.
