La planche à dessin plutôt que la salière : l'arrangement intelligent des gènes bactériens
"Les résultats nous ont vraiment surpris"
Des bioinformaticiens de l'université Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) et de l'université de Linköping (Suède) ont établi que les gènes des génomes bactériens sont classés dans un ordre significatif. Dans la revue scientifique Science, ils décrivent que les gènes sont classés par fonction : S'ils deviennent de plus en plus importants lors d'une croissance plus rapide, ils sont situés près de l'origine de la réplication de l'ADN. Par conséquent, leur position influence la manière dont leur activité évolue en fonction du taux de croissance.
Les gènes sont-ils répartis au hasard le long du chromosome bactérien, comme s'ils étaient éparpillés dans une salière ? Cette opinion, partagée par une majorité de chercheurs, vient d'être contestée par une équipe de bio-informaticiens dirigée par le professeur Martin Lercher, chef du groupe de recherche en biologie cellulaire computationnelle à l'université de Hampton.
Lorsque les bactéries répliquent leur matériel génétique en vue de la division cellulaire, le processus commence en un point précis du chromosome bactérien et se poursuit le long du chromosome dans les deux sens.
Le Dr Xiao-Pan Hu de l'HHU, auteur principal de l'étude publiée dans Science, explique : "Pendant un court laps de temps au cours de ce processus, les bactéries sont capables de reproduire leur matériel génétique : "Pendant une courte période au cours de ce processus, il y a plus de copies des gènes situés près de l'origine de la réplication que de ceux situés plus loin. Par conséquent, les gènes proches de l'origine peuvent être lus plus Bioinformatics : Publication in Science frequently".
"Nous avons établi que ces gènes sont particulièrement importants pour la croissance cellulaire, par exemple ceux dont les produits assemblent les protéines de la bactérie", ajoute le professeur Lercher, auteur correspondant de l'étude. En revanche, les gènes rarement nécessaires dans les phases de croissance se trouvent généralement à l'extrémité opposée du chromosome, où ils sont dupliqués tardivement.
Les chercheurs ont utilisé des méthodes bioinformatiques et mathématiques pour analyser la position de plus de 4 400 familles de gènes dans plus de 900 espèces bactériennes différentes. Ils ont découvert que le positionnement des gènes le long du chromosome devait être la conséquence d'une pression évolutive, car les bactéries qui peuvent se développer particulièrement rapidement grâce à des gènes placés de manière optimale bénéficient d'un avantage évolutif.
Le Dr Hu : "Nous comprenons maintenant mieux comment les bactéries contrôlent leurs gènes. Les résultats nous ont vraiment surpris. Ils fournissent une excellente explication d'un aspect important de l'évolution bactérienne : Le bon positionnement génomique a donné aux bactéries actuelles un avantage sur leurs rivales."
M. Lercher évoque d'autres applications potentielles : "Cette compréhension peut également aider à concevoir des bactéries synthétiques plus efficaces, par exemple pour des applications biotechnologiques ou médicales.
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