Les chercheurs comblent les dernières lacunes de la séquence du génome d’Arabidopsis

Arabidopsis thaliana est une espèce cultivée dans le monde entier pour la recherche génétique et a été la première plante dont l'ensemble complet de chromosomes (son génome) a été séquencé.

La séquence génomique initiale, publiée en 2000, présentait de nombreuses lacunes, mais les améliorations technologiques au cours des années suivantes ont comblé les lacunes, une par une, jusqu'à ce qu'il n'en reste plus que deux : de grandes régions indéfinies sur les chromosomes 2 et 4 où les gènes codant pour les ARN ribosomiques sont répétés. à des centaines d'exemplaires.

Ces groupes de gènes d’ARN ribosomal, appelés régions organisatrices du nucléole (NOR), ne sont pas seulement difficiles à définir chez Arabidopsis ; des lacunes subsistent au niveau des NOR dans les séquences génomiques de presque tous les eucaryotes (organismes dont les cellules ont un noyau), y compris les humains. Cela a bloqué les études sur les NOR et les gènes qu’ils contiennent, qui codent pour les ARN des ribosomes, les machines de synthèse des protéines de toutes les cellules vivantes.

Les gènes de l’ARN ribosomal sont régulés d’une manière qui n’est pas entièrement comprise. Par exemple, on sait qu’ils sont sous contrôle épigénétique, ce qui signifie qu’ils peuvent être activés ou désactivés d’une manière qui ne dépend pas de leur séquence, mais on ne sait pas clairement comment. Et une mauvaise régulation des gènes se produit dans de nombreux cancers.

En conséquence, la compréhension de la régulation des gènes de l’ARN ribosomal est depuis longtemps au centre du financement de la recherche biomédicale, qui comprend des études sur les plantes, les levures, les mouches des fruits, les souris et d’autres organismes modèles.

Une nouvelle étude, publiée dans Avancées scientifiques, rapporte les séquences complètes des deux NOR d'Arabidopsis et la manière dont les gènes d'ARN ribosomal actifs et silencieux sont distribués dans les NOR. L'article a été rédigé par les chercheurs postdoctoraux Dalen Fultz, Anastasia McKinlay et Ramya Enganti dans le laboratoire de Craig S. Pikaard, chercheur au Howard Hughes Medical Institute et professeur émérite, et professeur Carlos O. Miller, dans les départements de biologie et Biochimie moléculaire et cellulaire à l'Université d'Indiana à Bloomington (IUB). Des études antérieures du laboratoire avaient montré que des sous-types de gènes d'ARN ribosomal actifs et silencieux coexistent mais sont associés à différents NOR, sur la base de tests génétiques.

La nouvelle étude a identifié plus de 70 sous-types de gènes différents, sur la base de différences subtiles, situés soit en NOR2, soit en NOR4, mais pas les deux. Connaissant les positions physiques de tous ces sous-types, les auteurs ont effectué des tests pour déterminer si chaque sous-type était activé, pour produire de l'ARN ribosomal, ou désactivé. Ils ont également testé ce qui se passe chez les mutants génétiques incapables de faire taire leurs gènes d'ARN ribosomique.

Ils ont découvert qu'un NOR est presque complètement inhibé dans les plantes en croissance, tandis que l'autre NOR représente presque toute l'activité des gènes de l'ARN ribosomal, mais uniquement dans sa région centrale. Il a été constaté que les régions de forte activité génétique sont en corrélation avec les régions où la modification chimique de l'ADN (par ajout de groupes méthyles à un seul carbone) est faible et où les gènes voisins ont tendance à être du même sous-type.

Les résultats donnent un premier aperçu de la façon dont les gènes de l’ARN ribosomal sont organisés et régulés dans le contexte de NOR complets. Étant donné que l’activité des NOR diffère également chez d’autres espèces, notamment les humains et les mouches des fruits, les études sur les plantes fournissent des informations d’une grande pertinence biomédicale. Les études ouvrent également la voie à de futures études sur Arabidopsis visant à comprendre le contrôle et l’évolution épigénétiques du NOR, en particulier la corrélation nouvellement identifiée entre l’activité des gènes et l’homogénéisation des sous-types de gènes.