Exploiter les mutations : une percée dans la génétique des mouches des fruits
Une technique révolutionnaire, TF-High-Evolutionary (TF-HighEvo), permet d'évaluer à grande échelle les mutations de-novo dans les organismes multicellulaires
Développée en collaboration avec des chercheurs du Laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL) et du Laboratoire Friedrich Miescher de la Société Max Planck et publiée dans la revue Molecular Biology and Evolution, cette technique apporte un éclairage nouveau sur la dynamique évolutive des réseaux de régulation des gènes et sur leur rôle dans la diversité de la vie.
La régulation des gènes joue un rôle essentiel dans le développement et l'évolution des organismes, les facteurs de transcription (TF) étant des éléments essentiels qui contrôlent l'expression des gènes. Traditionnellement, l'étude de la variation génétique chez Drosophila melanogaster (communément appelée mouche des fruits) repose sur la variation génétique permanente (mutations déjà existantes). Contrairement aux organismes unicellulaires, tels que les bactéries, qui se reproduisent rapidement et ont des taux de mutation élevés, les mouches ont un taux de reproduction et de mutation plus faible, ce qui empêche l'étude des mutations de-novo sur de courtes périodes.
En outre, non seulement chez la drosophile, mais dans tous les organismes où elle a été étudiée, la plupart des variations génétiques se trouvent dans les régions régulatrices du génome, et non dans les gènes. Comprendre l'impact des mutations dans ces régions régulatrices est particulièrement difficile par rapport aux mutations géniques, pour lesquelles l'impact des mutations peut être prédit.
La méthode TF-HighEvo relève ces défis en augmentant de manière significative le taux de mutation chez la drosophile. Cette nouvelle méthode permet aux chercheurs d'étudier les mutations de-novo en attachant un mutateur aux TF qui contrôlent l'expression des gènes, ce qui permet à la recherche d'explorer comment ces changements génétiques influencent les caractères.
Cette méthode combine les avantages de la fusion des TF in vivo avec une désaminase induite par activation (AID), permettant des mutations continues de la lignée germinale sur les sites de liaison des TF dans l'ensemble des réseaux de régulation de la drosophile.
Dans leur étude, les chercheurs ont démontré que les populations de drosophiles exprimant la construction TF-HighEvo accumulaient des mutations à des taux plus élevés que ceux observés dans les populations naturelles. Ces mutations se sont concentrées autour de sites de liaison de TF ciblés, entraînant des phénotypes morphologiques distincts qui s'alignent sur les rôles développementaux des TF marqués, Bicoid et Distal-less. Ces facteurs sont impliqués dans le développement embryonnaire précoce des mouches et dans la croissance des appendices, respectivement.
"Cette approche change la donne", a déclaré le Dr Luisa Pallares, l'un des principaux chercheurs du laboratoire Friedrich Miescher de la société Max Planck à Tübingen. "Elle ouvrira des voies jusqu'alors impensables pour aborder l'évolution expérimentale chez les mouches des fruits. En nous permettant d'explorer le paysage mutationnel à grande échelle, TF-HighEvo nous permet d'évaluer la base génétique de la variation phénotypique et la manière dont des voies particulières évoluent".
Au-delà de la drosophile : impacts sur la biologie multicellulaire
Les implications de cette recherche vont au-delà de la drosophile, car les méthodologies développées pourraient être appliquées à d'autres organismes multicellulaires. La capacité d'induire et d'étudier des mutations de-novo de manière contrôlée permettra de mieux comprendre les fondements génétiques du développement et de l'évolution, ce qui pourrait éclairer de futures questions biologiques dans les domaines de l'évolution, du développement et de la biologie synthétique.
En outre, six prix Nobel ont été décernés pour des recherches impliquant la drosophile, ce qui souligne les contributions significatives de la recherche sur la mouche des fruits à notre compréhension de la génétique, du développement et de la physiologie.
Alors que les efforts internationaux pour comprendre les effets des perturbations génétiques dans les systèmes modèles se multiplient, la méthode TF-HighEvo constitue une avancée significative dans ce domaine. Cette approche améliorera l'étude de la régulation des gènes et contribuera à une meilleure compréhension de la manière dont les variations génétiques peuvent conduire à des adaptations évolutives.
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.
Publication originale
Xueying C Li, Vani Srinivasan, Ian Laiker, Natalia Misunou, Nicolás Frankel, Luisa F Pallares, Justin Crocker; "TF-High-Evolutionary: In Vivo Mutagenesis of Gene Regulatory Networks for the Study of the Genetics and Evolution of the Drosophila Regulatory Genome"; Molecular Biology and Evolution, Volume 41, 2024-8-9
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