Des chercheurs de l’Université de Finlande orientale et de l’Université de Montréal (Canada) ont découvert qu’une micro-protéine, qu’ils ont baptisée Nrs1, soutient la division et la prolifération cellulaire lorsque les nutriments se font rares. Ce résultat, publié dans PLOS Biologiey hier, jette un nouvel éclairage sur la manière dont l’évolution remodèle subtilement les génomes des micro-organismes unicellulaires, leur fournissant la plasticité nécessaire pour ajuster leur croissance et leur prolifération à des environnements en constante évolution.
Au tournant du millénaire, les scientifiques sont devenus capables de déterminer expérimentalement la séquence d’ADN de génomes entiers. Ils ont ensuite utilisé ces informations pour prédire produits du génome : les protéines.
« À cette époque, les très courtes sections d’ADN codant pour de très petites protéines étaient négligées. Pourquoi consacrer des ressources à étudier ces petits gars timides alors qu’il y a déjà tant à faire avec les gros durs à cuire ? Cette stratégie a porté ses fruits pour identifier les éléments conservés centraux et évolutifs. mécanismes cellulaires; mais le potentiel d’adaptationcependant, se cache dans des séquences d’ADN moins conservées et souvent courtes », explique le chercheur universitaire Sylvain Tollis qui a mené l’étude à Montréal et à l’Institut de biomédecine de l’Université de Finlande orientale.
De plus, les microprotéines sont de plus en plus associées à la maladie chez l’homme : par exemple, l’humanine, qui ne compte que 24 acides aminés, est impliquée dans la mort et la survie des cellules neuronales, tandis que la microprotéine associée au cancer CASIMO1 favorise la prolifération et la motilité cellulaires dans le cancer du sein. lignées cellulaires à travers le cytosquelette d’actine. Ces résultats poussent la communauté à scruter les protéines plus petites, ou micro-protéines, et d’autres séquences génomiques précédemment laissées de côté.
Dans l’étude récemment publiée, les auteurs ont utilisé la levure de boulanger Saccharomyces cerevisiae rechercher des voies moléculaires par lesquelles l’information sur la disponibilité des nutriments pourrait être communiquée aux molécules clés, appelées facteurs de transcription, qui orchestrent l’engagement à la division, appelée point de départ. En effet, la croissance et la division cellulaire sont fortement affectées par la disponibilité des nutriments. Pour cela, ils ont supprimé du génome de la levure les principaux activateurs de la division cellulaire, et surexprimé un à un le reste des protéines de levure, dont de nombreuses petites.
Une micro-protéine unique a émergé de ce criblage comme étant capable de sauver la prolifération cellulaire malgré l’absence d’activateurs clés de la division cellulaire. D’autres analyses biochimiques et des études de microscopie quantitative révolutionnaires ont révélé que les cellules n’expriment cette protéine que dans des conditions pauvres en azote et au moment de se diviser. Les auteurs l’ont donc renommé Nrs1 pour Nitrogen-Responsive Start regulator. Nrs1 se lie et active les principaux facteurs de transcription qui déclenchent la décision de se diviser, fournissant un mécanisme alternatif régulé par les nutriments pour l’activation de Start.
L’analyse de séquence à travers les espèces de levure a indiqué que Nrs1 est une microprotéine récemment évoluée, illustrant comment les microprotéines peuvent émerger rapidement pour recâbler les processus cellulaires fondamentaux.
En effet, il semble raisonnable de supposer que de courtes séquences d’ADN nécessiteraient moins de mutations sélectionnées par l’évolution que de longues séquences pour être fonctionnellement optimisées. Ce travail soulève l’hypothèse que les micro-protéines constitueraient un outil polyvalent d’évolution pour reconnecter rapidement les voies cellulaires clés et fournir une plasticité pour s’adapter à un environnement changeant.
Sylvain Tollis, chercheur
Cette étude a été financée par les Instituts de recherche en santé du Canada, Génome Québec et Génome Canada, et la Fondation Sigrid Jusélius.
