La RT apparaît progressivement au cours du développement préimplantatoire de la souris. unAperçu du Repli-seq unicellulaire utilisé pour générer des profils RT à partir de cellules uniques dans des embryons préimplantatoires de souris en fonction de la variation du nombre de copies. b, Schéma d'échantillonnage des embryons et images correspondantes de blastomères dissociés à chaque étape. Les nombres de collections de blastomères indépendantes pour chaque stade avec des résultats similaires sont les suivants : zygote (3), 2 cellules (4), 4 cellules (3), 8 cellules (3), 16 cellules (3), morula. (2), ICM (4). Barre d'échelle, 50 μm. c, Cartes thermiques de cellules uniques indiquant l'état de réplication basées sur le nombre de copies binarisées au cours de l'embryogenèse préimplantatoire (rouge, répliquée ; gris, non répliquée). Les cellules sont classées en fonction de leur pourcentage de génome répliqué (score de réplication), qui indique la progression en phase S et est tracé sous forme de graphique à barres sur la gauche. d, Score de variabilité au cours du développement embryonnaire ; le score est de 1 lorsque 50 % des cellules ont répliqué le bac génomique et de 0 lorsque toutes les cellules sont soit répliquées (100 %), soit non répliquées (0 %). Chaque tracé en violon montre la distribution des scores pour tous les groupes génomiques. eprofils RT d'embryons préimplantatoires sur une région représentative du chromosome 2, désignée par un rectangle noir dans c. La ligne noire indique les profils RT, calculés comme la moyenne des intervalles qui se chevauchent définis par le score de réplication à l'échelle du génome. F,gTaille (F) et le nombre (g) de la réplication présente des pics RT (également appelés zones d'initiation) et des creux RT (également appelés zones de terminaison) au cours du développement préimplantatoire. Les boîtes à moustaches montrent l'intervalle médian et interquartile (IQR), et les moustaches représentent les valeurs les plus basses et les plus élevées dans un intervalle de 1,5 × IQR. pb, paire de bases. h, Valeurs de RT relatives centrées sur les pics de RT au cours du développement embryonnaire par rapport à leurs régions voisines. Notez que les courbes des stades 2 et 4 cellules se chevauchent considérablement et, dans une certaine mesure, avec celles des zygotes. Crédit: Nature (2023). DOI : 10.1038/s41586-023-06872-1
Le processus complexe de duplication de l’information génétique, appelé réplication de l’ADN, est au cœur de la transmission de la vie d’une cellule à une autre et d’un organisme à l’autre. Cela se produit non seulement en copiant l’information génétique ; une séquence bien orchestrée d’événements moléculaires doit également se produire au bon moment.
Des scientifiques travaillant avec le professeur Maria-Elena Torres-Padilla de Helmholtz Munich ont récemment découvert un aspect fascinant de ce processus appelé « timing de réplication » (RT) et à quel point celui-ci est spécial au début de la vie. Les nouveaux résultats sont maintenant publiés dans Nature.
Le processus de synchronisation de la réplication de l'ADN (RT) fait référence aux moments spécifiques où différentes régions de notre code génétique sont dupliquées. Des chercheurs de l'Institut d'épigénétique et de cellules souches de Helmholtz Munich ont mis en œuvre une technique appelée « Repli-seq » pour approfondir la relation intime entre la RT et l'adaptabilité des cellules, la plasticité cellulaire.
Curieusement, ils ont également découvert une nouvelle relation entre la RT et la manière dont les gènes se replient en structures tridimensionnelles à l’intérieur du noyau cellulaire.
En commençant par le stade le plus précoce d'un embryon, le zygote, le tout début de la vie d'un organisme, les chercheurs ont créé une carte de la RT depuis ce stade unicellulaire jusqu'au stade auquel l'embryon s'implante dans l'utérus de la mère, appelé blastocyste. La découverte inattendue est que la RT dans l’embryon unicellulaire n’est pas très ordonnée, ce qui suggère que les duplications du génome sont très flexibles dans ces cellules précoces.
Cependant, après le stade 4 cellules, la RT devient plus définie. Un processus graduel se produit, reflétant l'acquisition progressive de modifications dans l'ADN et les protéines associées, appelées marques chromatiniennes, qui indiquent l'activité et l'importance des gènes dans les fonctions cellulaires.
Maria-Elena Torres-Padilla, auteur correspondant de l'étude, explique en outre : « C'est remarquable, car cela nous indique que ces premières cellules embryonnaires ont un programme de duplication du génome très « plastique ». Parce que ces premières cellules sont totipotentes, elles peuvent créer chaque cellule de notre corps. Nous pensons que ce que nous avons découvert dans cette étude est l'une des raisons pour lesquelles ces cellules sont si remarquablement capables de générer tout le corps.
Les nouvelles découvertes sur la réplication de l’ADN peuvent constituer un outil pour reprogrammer les cellules. Le Dr Tsunetoshi Nakatani, premier auteur de l'étude, ajoute : « Nous pouvons envisager de changer l'identité cellulaire en changeant son programme de RT en un programme plus flexible. »
Les résultats montrent en outre que l'ARN polymérase, communément appelée enzyme responsable de la lecture du code génétique et de sa transcription en ARN, contribue à déterminer le programme exact de RT, fournissant ainsi des indices sur la manière de pouvoir manipuler un tel programme à l'avenir. .
L’équipe de recherche a découvert que la structure tridimensionnelle du génome prend forme en premier, et le programme RT est donc établi. Il s'agit d'une découverte passionnante, car elle postule que la manière dont notre génome s'adapte à l'espace tridimensionnel du noyau cellulaire influence la flexibilité du programme RT.
En conclusion, le moment de la réplication de l’ADN est une pièce fascinante du puzzle du grand récit de la vie. Cela démontre comment la précision de la réplication génétique est intimement liée à la capacité des cellules du premier embryon à générer d’autres types de cellules dans notre corps. À mesure que les chercheurs continuent d’explorer ces liens, nous acquérons une compréhension plus approfondie de l’essence même de la transmission de la vie, de cellule à cellule, d’organisme à organisme, et de ce qui rend une cellule capable de générer un nouveau corps.
Plus d'information:
Maria-Elena Torres-Padilla, Émergence du timing de réplication au début du développement des mammifères, Nature (2023). DOI : 10.1038/s41586-023-06872-1
Fourni par l'Association Helmholtz des centres de recherche allemands
Citation: L'équipe découvre la relation entre le moment de la réplication de l'ADN et la manière dont les gènes se replient en structures 3D à l'intérieur du noyau cellulaire (20 décembre 2023) récupéré le 20 décembre 2023 sur
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