Description systématique de fonctions génétiques inconnues jusqu'à présent
La plus grande étude protéomique cellulaire sur les cellules de levure permet d'obtenir des informations fondamentales
Un protéome est l'ensemble des molécules de protéines actives présentes dans un organisme, un certain type de tissu ou une cellule dans des conditions spécifiques et à un moment donné. Une équipe internationale de chercheurs dirigée par des membres de la Charité - Universitätsmedizin Berlin, du Francis Crick Institute de Londres, de l'université d'Édimbourg et de l'université de Zurich a construit la plus grande carte protéomique cellulaire à ce jour, en utilisant des levures comme organismes modèles. Elle permet de mieux comprendre des gènes qui n'avaient pas été étudiés auparavant et la manière dont les protéines sont exprimées et régulées en fonction de leur codage. L'étude est publiée dans le dernier numéro de la revue Cell.
Malgré des décennies de recherche, la fonction de nombreux gènes reste inconnue, ce qui limite notre compréhension de certaines maladies, parfois rares, et entrave le développement de nouvelles thérapies. Dans le cas des levures et des cellules bactériennes, les connaissances fondamentales nécessaires au développement de nouveaux antimicrobiens, dont on a un besoin urgent face à la tolérance et à la résistance croissantes aux médicaments, font défaut. L'étude actuelle est l'une des plus vastes études protéomiques au monde. L'équipe de chercheurs a étudié des cellules de levure afin d'obtenir une image plus précise et plus détaillée du rôle des gènes qui n'étaient pas encore associés à des fonctions spécifiques. L'objectif est d'obtenir des informations essentielles pour interpréter les ramifications des mutations génétiques et contribuer à combler les lacunes en matière de diagnostic. L'objectif des chercheurs était d'étudier en détail la manière dont certaines protéines sont exprimées et régulées, ce qui, à terme, devrait également permettre de jeter les bases de la mise au point de nouveaux médicaments.
Résumé visuel de la manière dont la suppression de tous les gènes non essentiels affecte le comportement du protéome restant de la levure bourgeonnante. Chaque flèche sur le graphique représente un processus biologique différent (une "ontologie des gènes") et relie le gène supprimé aux gènes qui y répondent. Ces informations peuvent aider les chercheurs à comprendre comment différents gènes et processus interagissent les uns avec les autres, et peuvent fournir des indications sur le processus dans lequel un gène inconnu jusqu'à présent est impliqué.
© Charité | Institut für Biochemie
Markus Ralser, auteur principal de l'étude, directeur de l'Institut de biochimie et professeur de biochimie Einstein à la Charité, explique : "Nous avons utilisé une collection de souches de levure générée par un consortium international, dans laquelle tous les gènes non essentiels étaient absents d'au moins une souche. Nous avons ensuite utilisé la spectrométrie de masse, une technologie qui permet de quantifier des milliers de protéines en parallèle, pour caractériser chacune des souches, ce qui a donné lieu à la plus grande étude protéomique à ce jour." L'étude a révélé des principes généraux régissant l'expression des protéines, y compris l'identification pour des milliers de protéines de la manière dont leur fonction ou leurs propriétés biophysiques sont liées à l'expression.
La recherche a également généré un grand nombre de données sur des protéines jusqu'alors peu étudiées. Cela a permis de développer de nouvelles méthodes d'attribution de la fonction des gènes. La spectrométrie de masse, et en particulier les techniques protéomiques spécifiques développées par Ralser et son équipe au cours des dernières années, ont permis de déterminer les quantités de protéines spécifiques présentes dans les différentes souches de levure en l'absence de tous les gènes non essentiels. "Cette recherche pourrait améliorer fondamentalement notre compréhension de la biologie cellulaire, en fournissant de nouvelles informations sur la fonction des gènes dans les formes de vie dont les cellules ont un noyau, c'est-à-dire les eucaryotes", explique le Dr Georg Kustatscher, qui a contribué à l'étude en analysant le vaste ensemble de données avec son groupe de recherche à l'université d'Édimbourg. "Les protéomes enregistrés dans le cadre de l'étude contiennent des informations essentielles sur les nouvelles cibles potentielles des médicaments, ce qui permet d'espérer de nouvelles options thérapeutiques.
Cette étude approfondie a été rendue possible par une collaboration entre des équipes de recherche de la Charité, de l'Institut Francis Crick et de l'Université d'Édimbourg. Des laboratoires de Cambridge et de l'Université de Toronto ont également apporté leur contribution en étant les pionniers des technologies protéomiques essentielles et des méthodes de génomique fonctionnelle utilisées dans l'étude. Le Dr Christoph Messner, initialement responsable de l'étude à l'Institut Francis Crick de Londres et aujourd'hui chef de groupe à l'Université de Zurich, souligne : "À notre grande surprise, l'étude a permis d'aller plus loin dans la recherche : "À notre grande surprise, l'étude a révélé que la réponse d'une protéine à ces mutations dépend davantage de ses propriétés biophysiques que de sa fonction. Cela ouvre une nouvelle voie dans l'analyse des grands ensembles de données biologiques qui, de nos jours, sont souvent déjà collectés à l'aide de techniques avancées de séquençage ou de spectrométrie de masse, mais qui peuvent encore être difficiles à interpréter." Les chercheurs concluent donc que leur étude aura des implications considérables pour les biosciences.
Cette recherche a fourni des informations essentielles sur la fonction des gènes et l'expression des protéines, ouvrant la voie à de futures percées dans le domaine de la microbiologie. L'équipe travaille actuellement à la réalisation d'une étude similaire sur des cellules humaines, dans le but d'obtenir davantage d'informations sur des gènes inconnus jusqu'à présent. Les chercheurs souhaitent également relier les cartes du protéome de la levure à d'autres données moléculaires afin de contribuer à la mise au point de meilleures thérapies antifongiques.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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