#Cell #obésité #hyperthermielocale #graissebeige La thérapie par hyperthermie locale induit le brunissement de la graisse blanche et traite l'obésité

Le brunissement du tissu adipeux brun provoque une augmentation de la thermogenèse, laquelle diminue l'obésité. Un mécanisme concomitant induit la stabilisation des ARNm des gènes thermogéniques.

La graisse beige joue un rôle clé dans la régulation de l'homéostasie énergétique systémique ; cependant, les mécanismes détaillés et la stratégie sûre pour son activation restent insaisissables. Dans cette étude, nous avons découvert que la thérapie par hyperthermie locale (LHT) ciblant la graisse beige favorisait son activation chez l'homme et la souris. LHT obtenu à l'aide d'une thérapie photothermique à base d'hydrogel activé la graisse beige, prévenant et traitant l'obésité chez la souris sans effets indésirables. HSF1 est nécessaire pour les effets puisque la carence en HSF1 a émoussé les avantages métaboliques de la LHT. HSF1 régule la transcription de Hnrnpa2b1 (A2b1), conduisant à une stabilité accrue de l'ARNm des gènes métaboliques clés. Il est important de noter que l'analyse des études d'association humaine suivie d'une analyse fonctionnelle a révélé que le variant de gain de fonction HSF1 p.P365T est associé à une amélioration des performances métaboliques chez l'homme et à une transcription A2b1 accrue chez la souris et les cellules. Dans l'ensemble, nous démontrons que LHT offre une stratégie prometteuse contre l'obésité en induisant l'activation de la graisse beige via l'axe transcriptionnel HSF1-A2B1. Yu Li, et al, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 4 mars 2022

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#Cell #modèleinvitro #gènesmitochondriaux Un système in vitro pour faire taire l'expression des gènes mitochondriaux

Silencing = Réduction au silence (des gènes)
Steady-state = Etat stable
OXYPHOS = Oxydations Phosporylantes

 

Le génome mitochondrial humain code pour treize sous-unités centrales du système de phosphorylation oxydative, et des défauts dans l'expression des gènes mitochondriaux conduisent à de graves troubles neuromusculaires. Cependant, les mécanismes d'expression des gènes mitochondriaux restent mal compris en raison d'un manque d'approches expérimentales pour analyser ces processus. Ici, nous présentons un système in vitro pour faire taire la traduction dans les mitochondries purifiées. L'importation in vitro d'hybrides précurseurs-morpholino synthétisés chimiquement nous permet de cibler la traduction d'ARNm mitochondriaux individuels. En appliquant cette approche, nous concluons que le transcrit bicistronique chevauchant ATP8/ATP6 est traduit par un seul engagement ribosome/ARNm. Nous montrons que le recrutement des facteurs d'assemblage COX1 pour traduire les ribosomes dépend de la formation de la chaîne naissante. En définissant des interactomes spécifiques à l'ARNm pour COX1 et COX2, nous révélons une fonction inattendue de l'IGF2BP1 oncofoetal cytosolique, une protéine de liaison à l'ARN, dans la traduction mitochondriale. Nos données donnent un aperçu de la traduction mitochondriale et des stratégies innovantes pour étudier l'expression des gènes mitochondriaux. Luis Daniel Cruz-Zaragoza, et al, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 20 octobre 2021

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#Cell #vaccins #nouvelletechnologie Faire passer le message : comment une nouvelle technologie a permis le développement rapide de vaccins efficaces

Conception d'un vaccin à ARNm modifié par pseudouridine pour COVID-19

Schéma du virus SARS-CoV-2 avec l'ARN génomique viral montré à l'intérieur. Le domaine de liaison au récepteur de la protéine de pointe à la surface du virus interagit avec le récepteur ACE2 sur la cellule hôte, médiant l'infection virale. Alors que l'ARN messager naturel administré par injection provoque généralement l'activation des protéines réceptrices du système immunitaire et l'inflammation qui en résulte, l'ARN synthétisé in vitro incorporant de la pseudouridine (Ψ) évite l'induction de l'inflammation. Les structures de l'uridine et de son isomère sont représentées. L'uracile est attaché au sucre pentose par une liaison en C5-C, au lieu d'une liaison glycosidique N1-C trouvée dans l'uridine. Néanmoins, conserve la capacité de s'apparier à l'adénosine, expliquant la capacité de l'ARNm modifié à être traduit. Une fois encapsulé dans une nanoparticule lipidique et injecté dans un hôte, l'ARNm est efficacement traduit en protéine, qui sert d'antigène pour déclencher une réponse immunitaire.

Le prix de recherche clinique Lasker∼Debakey de cette année honore Katalin Karikó et Drew Weissman pour le développement d'une technologie thérapeutique basée sur la modification nucléosidique de l'ARN messager, permettant le développement rapide de vaccins COVID-19 très efficaces. Lucy Shapiro, Richard Losick, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 24 septembre 2021

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#Cell #exclusif #SARS-CoV-2 #vaccin Vaccins ARN messager contre le SARS-CoV-2

 

Vaccine efficacy = Efficacité du vaccin
100 jours après l'injection des premières doses de vaccin Moderna ( en bleu ) et Pfizer - BioNTech versus placebo, respectivement, on observe à 100 jours post injection qu'aucun des sujets injectés avec le vaccin actif placebo ne sont atteints par le SARS-CoV-2 versus 2.0% de sujets injectés avec les placebo respectifs atteints par l'infection au SARS-CoV-2.

Les deux premiers vaccins ayant prouvé leur efficacité dans l’inhibition de la pathologie COVID-19 sont tous deux des vaccin à ARNm, atteignant une efficacité (et une innocuité) chez 95% des 74 000 participants (la moitié d’entre eux recevant le placebo) après administration intramusculaire en deux injections : la première à T=0, la deuxième à T= 3-4 semaines. Eric J. Topol, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 13 janvier 2021

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#Cell #cancerdupancréas #sérine #ARNm Les Neurones Relâchent de la Sérine pour Favoriser la Traduction de l’ARNm dans le Cancer du Pancréas

 

"Le blocage de l'innervation à l'aide de LOXO-101 (...) a permis une diminution (...) forte de la croissance des tumeurs PDAC" 

Les tumeurs répondant à la définition d’adénocarcinome canalaire pancréatique (PADC) se caractérisent par leur microenvironnement desmoplastique à la fois pauvre en nutriments et hautement innervé. Bien que les neurones soient en capacité à relâcher des facteurs de stimulation accélérant la tumorigénèse du PADC, la contribution métabolique des axones périphériques n’a pas encore été explorée. Nous mettons en évidence que les axones périphériques relâchent de la sérine (Ser) pour stimuler la croissance sérine exogène dépendante [exSer-dépendante] des cellules PDAC dans des situations de déprivation en Ser/Gly. Une déprivation en Ser a eu pour résultat un blocage de la progression du ribosome au niveau de deux des six codons Ser, TCC et TCT, et a permis la traduction sélective et la sécrétion du facteur de croissance des nerfs (NGF) par les cellules PDAC permettant ce faisant la stimulation de l’innervation tumorale. En accord avec ce qui précède, les tumeurs PDAC exSer-dépendantes ont vu leur croissance ralentie et ont présenté une innervation augmentée chez la souris sous régime alimentaire dépourvu de Ser/Gly. Le blocage de l’innervation compensatoire à l’aide de LOXO-101, un inhibiteur Trk-NGF, a permis une diminution plus forte encore de la croissance tumorale PDAC. Nos résultats indiquent que le parasitage métabolique siégeant au niveau des axones en cas de cancer représente une adaptation critique au soutien de la croissance des tumeurs PDAC dans des environnements pauvres en nutriments. Robert S. Banh, et al, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 2 novembre 2020

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#trendsincellbiology #ARNm #hétérogénéité Hétérogénéité de la traduction des ARN messagers

Aperçu des origines potentielles de l’hétérogénéité translationnelle intragénique. Les deux molécules d’ARNm présentées ici diffèrent : (i) en termes de composition du ribosome opérant leur traduction ; (ii) en termes de structure ; (iii) en termes de séquence ; (iv) en termes de modifications nucléotidiques ; et (v) en termes de protéines de liaison à l’ARN (RBPs) auxquelles elles sont liées. Prises dans leur ensemble, ces différentes caractéristiques sont la force motrice de l’hétérogénéité traductionnelle.  

Au cours de la traduction de l’ARN messager (ARNm), l’information génétique stockée sous la forme d’ARNm est traduite en une séquence de protéine. Il est impératif que cette information génétique soit traduite avec une précision extrêmement élevée. Étonnamment, cependant, de récentes évidences expérimentales ont démontré que cette traduction peut être hautement hétérogène, même parmi différentes molécules d’ARNm dérivée d’un gène unique dans une cellule individuelle ; ainsi, des polypeptides différents peuvent être produits à partir d’une molécule d’ARNm unique et le taux de translation peut varier, à la fois sur le plan spatial et sur le plan temporel. Cependant, une question demeure: l’hétérogénéité traductionnelle s’acquitte-t-elle d’une fonction cellulaire ou représente-t-elle prioritairement le bruit de fond d’une expression génique? Dans cette revue de littérature, nous discutons de la base moléculaire et des fonctions potentielles de l’hétérogénéité traductionnelle en tant que telle. Stijn Sonneveld, et al, dans Trends in Cell Biology, publication en ligne en avant-première, 25 mai 2020

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#trendsinpharmacologicalsciences #eucaryote #ARNm #cadredelecture Fonction et Évolution des Cadres de Lecture en Amont chez les Eucaryotes

Modèle d’Initiation de la Traduction Eucaryote par Scanning

Le facteur d’initiation eucaryote 2 (Eif2), le GTP, et l’ARN de transfert (ARNt) pour la méthionine initiale (Met-tRNA_i) s’assemblent pour former un complexe ternaire (TC), qui se lie à la sous-unité 40S pour former un complexe de pré-initiation (PIC). Le PIC se lien à l’extrémité 5’ des ARN messagers activés par le complexe eIF4F (eIF4G, eIF4E, et eIF4A) et balaye les séquences à partir de l’extrémité 5’ à l’extrémité 3’ à la recherche de codons AUG. Lorsque survient la reconnaissance du codon initial AUG, le GTP est hydrolysé en GDP et se dissocie du PIC avec eIF2. La sous-unité 60S joint le complexe pour former un ribosome complet et traduit le cadre de lecture ouvert (ORF). Le tunnel de sortie ribosomal est un passage dans la grande sous-unité ribosomale où le peptide naissant sort du ribosome.

Il existe un intérêt croissant pour le rôle de la régulation traductionnelle de l’homéostasie cellulaire au cours du développement des organismes. L’initiation de la traduction est l’étape limitante pour ce qui est de la traduction de l’ARN messager ; il s’agit là d’un point central de la régulation traductionnelle. Les cadres de lecture ouverts en amont (uORFs) sont des éléments de régulation prévalents des ARN messagers eucaryotes. Les uORFs modulent le taux d’initiation de la traduction des séquences codantes en aval (CDSs) en séquestrant les ribosomes. Au cours des dernières années, des études criblant le génome entier ont révélé que les fonctions régulatrices étendues des uORFs chez différentes espèces dans différentes contextes biologiques. 

Ici, nous passons en revue les connaissances actuelles de la régulation translationnelle soumise à régulation par les uORFs à partir de la perspective de la génomique fonctionnelle et évolutionnaire et des lacunes à combler, qui seront l’objet d’études dans le futur. Hong Zhang, et al, dans Trends in Pharmacological Sciences, publication en ligne en avant-première, 16 avril 2019

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#trendsincellbiology #expressiongénique Régulation de l’Expression Génique par le N6-méthyladénosine dans le Cancer

Tumor suppressor = Suppresseur de tumeur
Tumor promoter = Initiateur de tumeur

La Régulation de l’Expression Génique par m⁶A dans le Cancer.

Cette figure décrit le rôle suppresseur de tumeur (A-G) et le rôle initiateur de tumeur (H-M) de la méthylation de m⁶A dans une variété de cancers. Il propose comment les facteur protéiques "écrivains", "effaceurs" et "lecteurs" son impliqués dans la régulation de divers gènes et diverses voies de signalisation. AML, leucémie myéloïde aigue ; GSC, cellule souche de glioblastome ; HCC, carcinome hépatocellulaire ; m⁶A, N⁶-méthyladénosine ; NSCLC, cancer du poumon non à petites cellules.

À l’image de la plus importante modification de l’ARNm dans les cellules eucaryotes, le N⁶-méthyladénosine (m⁶A) est récemment apparu comme un régulateur important de l’expression des gènes. La modification induite par m⁶A peut être (…) reconnue par différentes protéines lecteurs. De nombreuses évidences ont montré que la méthylation de m⁶A joue un rôle critique dans la régulation de l’expression des gènes dans le développement et la maladie. Dans cette revue de littérature, nous résumons les fonctions moléculaires et cellulaires de m⁶A, et insistons sur quelques résultats clés montrant le rôle de m⁶A et ses effets dans le cancer et son potentiel pour le ciblage de la modification de l’ARN dans le traitement du cancer. Jun Liu, et al, dans Trends in Cell Biology, publication en ligne en avant-première, 30 mars 2019

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#Cell #endosometardif #ARNm #traduction #axone #mitochondrie Les Endosomes Tardifs Agissent en Tant que Plateforme de Traduction de l’ARNm et Soutiennent les Mitochondries dans les Axones

axon = axone
degeneration = dégénérescence
retinal neuron = neurone rétinien
late endosome platform for local translation = endosome tardif comme plateforme support de traduction locale en protéines
LE = Late Endosome = endosome tardif
healthy mithochondria = mitochondrie fonctionnelle
dysfunctional mitochondria = mitochondrie dysfonctionnelle
trait vert = ARN messager (ARNm)
trait bleu = protéine nouvellement synthétisée
grain marron = ribosome
Rab7 mutant neuron (CMT2B) = Neurone mutant (CMT2B) 

La traduction des protéines au niveau local soumet le protéome axonal à régulation, elle joue un rôle important dans le cablage neuronal et le maintien des axones. La localisation précise des ARNm des axones pour la traduction est, cependant, reste inconnue. Ici, nous rendons compte que les granules d’ARN s’associent avec les endosomes le long des axones des cellules rétiniennes ganglionnaires. Les endosomes tardifs pourvus d’ARN porteur de Rab7a s’associent également avec les ribosomes; et l’imagerie de la traduction en temps réel révèle qu’il y existe des sites locaux de biosynthèse des protéines. Nous montrons que les endosomes tardifs porteurs d’ARN font une pause sur les mitochondries au cours de leur migration et que les ARNms codant pour des protéines de fonction mitochondriale sont traduits sur des endosomes Rab7a. L’interruption de la fonction Rab7a avec des protéines Rab7a mutantes, incluant celles associées à la neuropathie de Charcot-Marie-Tooth de type 2B, provoque une forte diminution de la synthèse des protéines axonales, altère la fonction mitochodriale, et compromet la viabilité des axones. Nos résultats révèlent donc que les endosomes tardifs interagissent avec les granules d’ARN, la machinerie traductionnelle, et les mitochondries;  ils suggèrent que les endosomes servent de sites de régulation pour ce qui est de l’approvisionnement en protéines naissantes favorisant la survie. Jean-Michel Cioni, et al, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 3 janvier 2019

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#Cell #ARNnoncodant #régulationgénique #cerveau Un Réseau d’ARNs Non Codants Régulateurs Exercent leur Action dans le Cerveau chez les Mammifères

Wild-type: Type Sauvage

Des ARNs non codants (ARNnc) jouent un rôle de régulateurs géniques ; la connaissance que l'on a de cette propriété qui les caractérise va toujours croissant. Ici, nous décrivons un réseau de régulation centré autour de quatre ARNnc – un ARNnc de grande taille, un ARN circulaire, et deux microARNs – à l’aide de techniques de génie génétique chez la souris, dans le but d’examiner les conséquences moléculaires d’une perturbation affectant ce réseau. 

L’ARNnc de grande taille Cyrano utilise un site fortement apparié à miR-7 pour déclencher la destruction de ce microARN. La dégradation de miR-7 est beaucoup plus efficace que celles précédemment décrites dans le cadre de la dégradation de microARN par approche dirigée, provenant essentiellement d’études portant sur des ARNs issus de synthèse in vitro et et sur les ARN viraux. Par la réduction de niveaux miR-7, Cyrano empêche l’expression d’ARNm ciblés miR-7, et permet l’accumulation de Cdr1as, un ARN circulaire connu pour son rôle de régulateur de l’activité neuronale. Sans Cyrano, l’excès de miR-7 cause une destruction cytoplasmique des neurones Cdr1as, en partie par un épissage augmenté de Cdr1as par un second miARN, miR-671. Ainsi, plusieurs types d’ARNnc peuvent collaborer pour établir un réseau de régulation sophistiqué. Benjamin Kleaveland, et al, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 7 juin 2018

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#Cell #ARNm #transcrit #méiose Changements omniprésents de niveaux de protéines contrôlés par la commutation d’isoformes de transcrits au cours de la méiose

Transcription Factor = Facteur de Transcription
Canonical mRNAs = ARNms canoniques
Long Undecoded Transcipt Isoform (LUTI) = Isoforme de Transcrit Long Non Décodé
ORF = Cadre de Lecture Ouvert

Afin de mieux comprendre les mécanismes de régulation génique qui programment les processus développementaux, nous avons effectué des mesures simultanées d’ARN messagers (ARNm) au niveau du génome entier, de traduction et de protéines. A notre grande surprise, nous avons relevé que les niveaux de centaines d’ARNm sont anti-corrélés avec leurs produits protéiques correspondants. Nous montrons que, plutôt que de d’émerger à partir de formes canoniques de contrôle de régulation génique, dans au moins 380 cas similaires ou plus, concernant autrement dit 8% de tous les gènes mesurés, implique une commutation régulée sur le plan temporel entre la production d’un transcrit pouvant être traduit en protéine et une isoforme allongée en son extrémité 5’, qui n’est pas efficacement traduisible en protéine. Par ce mécanisme très étendu de modulation des niveaux de protéine (…), un facteur de transcription unique est apte à activer de manière coordonnée et réprimer la synthèse de protéines pour un échantillon distinct de gènes. Cette distinction n’est pas basée sur l’état de l’ARNm (actif ou inactif) mais plutôt sur le type de transcrit produit. Ze Cheng, et al, dans Cell, publié en ligne le 22 février 2018

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#Cell #macaque #clonage Clonage de singes macaques par transfert des noyaux de cellules somatiques

Clonage de Singes Macaques.
Culture of fetal fibroblasts = Culture de fibroblastes feotaux
Fetal fibroblast = Fibroblaste foetal
Kdm4d mRNA injection = Injection d'ARNm Kdm4d
Enucleated oocyte = Oocyte énucléé
Embryo transfer = Transfert d'embryon
Surrogate = Singe Porteur
Cloned monkey = Singe cloné

La génération de primates non-humains génétiquement uniformes peut aider à établir des modèles animaux pour la biologie des primates et la recherche biomédicale. Dans cette étude, nous avons cloné des singes cynomolgus (Macaca fascicularis) par transfert de cellules somatiques (SCNT). Nous avons trouvé que l’injection d’ARNm Kdm4d H3K9me3 déméthylase et traitement avec l’inhibiteur de l’histone désacétylase trichostatine A au stade une cellule suivant le SCNT améliorait fortement le développement des blastocystes et le taux de grossesse des embryons SCNT chez les singes porteurs. Pour les SCNT utilisant les fibroblastes fœtaux de singe, 6 grossesses ont été confirmées chez 21 singes porteurs qui ont abouti à la mise au monde de 2 bébés sains. Pour les SCNT utilisant des cellules du cumulus provenant de singes adultes, 22 grossesses ont été confirmées chez 42 porteurs, qui ont abouti à la mise au monde de 2 bébés dont la vie a été écourtée. Dans les deux cas, des analyses génétiques ont confirmé que l’ADN nucléaire et l’ADN mitochondrial de la progéniture était originaire du noyau de la cellule donneuse et de l’oocyte du singe donneur, respectivement. Ainsi, le clonage des singes macaques par SCNT est faisable en utilisant des fibroblastes fœtaux. Zhen Liu, et al, dans Cell, disponible en ligne depuis le 1^er février 2018

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#cell #Zika #infectionparleviruszika #ARNm #vaccin Des vaccins à ARNm modifié protègent contre l’infection par le virus Zika

Un vaccin constitué d'ARNm modifié induit une immunité stérilisante contre le virus Zika tout en diminuant la génération d'anticorps établissant des réactions croisées amplifiant les infections à la dengue

L’émergence des infections par le virus Zika (ZIKV) a sucsité un effort global de développement de vaccins sûrs et efficaces. Nous avons conçu un vaccin à base d’ARNm encapsulé dans une nanoparticule lipidique (LNP) codant pour des gènes structuraux du virus Zika de type sauvage ou muté et avons testé son immunogénécité et son effet protecteur chez la souris. Deux doses d’ARNm modifié sous nanocapsule codant pour des gènes prM-E produisant des pseudo-particules virales ont eu pour résultat des titres d’anticorps hautement neutralisants (environ 1/100 000) protégeant contre ZIKV conférant une immunité stérilisante.

Afin de faire contrepoids à une préoccupation d’ordre théorique relative aux vaccins contre les infections par le virus Zika incluant des anticorps présentant une réaction croisée avec le virus de la dengue (DENV), nous avons fabriqué de l’ARN prM-E modifié codant pour des mutations détruisant l’épitope de la boucle de fusion de la protéine E, structure conservée. Ce variant protège contre ZIKV et diminue la production d’anticorps amplifiant l’infection DENV dans les cellules ou les souris. Un vaccin ARNm modifié peut prévenir contre l’infection par le virus Zika et être adapté, dans le but de réduire le risque de sensibilisation des individus à des expositions subséquentes au DNEV, cela devrait être une préoccupation pertinente sur le plan clinique. Justin M. Richner, et al, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 17 février 2017

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#trendsincellbiology #traduction #ARNm #cancer Facteurs d’initiation de la traduction : reprogrammation de la synthèse des protéines dans le cancer

Elongation de la traduction de l'ARN messager (ARNm) en protéine.
Source: http://biochimej.univ-angers.fr/Page2/COURS/7RelStructFonction/2Biochimie/1SyntheseProteines/1SyntheseProt.htm

Le contrôle de la traduction de l’ARNm – en protéines – joue un rôle crucial dans la régulation de l’expression génique ; il représente un paramètre critique dans l’homéostasie cellulaire. La dyrégulation des facteurs d’initiation de la traduction est bien documentée dans certaines pathologies, dont le cancer. Un fonctionnement aberrant des facteurs d’initiation mène à une reprogrammation de la fonction de traduction – en protéines – induisant la prolifération, la survie, l’angiogénèse et les métastases. Dans un tel contexte, la compréhension de l’effet de l’altération des niveaux en facteurs d'initiation (et probablement de l’activité desdits facteurs d'initiation) peut contribuer au déclenchement du développement et/ou de maintien de tumeurs représente un intérêt majeur dans le développement de stratégies thérapeutiques nouvelles. Dans cette revue de littérature, nous fournissons une vue d’ensemble des mécanismes d’initiation de la traduction et nous mettons l’accent sur les récentes découvertes relatives au rôle des facteurs d’initiation pris individuellement et de leur activité aberrante dans le cancer. Jennifer Chu et al, dans Trends in Cell Biology, 15 juillet 2016

Source : Science Direct / Traduction et adaptation : NZ

#cell cortexvisuel #axone #traduction Traduction siégeant dans les axones des circuits du cortex visuel en développement et mature

La traduction locale des ARNm au niveau des axones du Système Nerveux Central en développement ou adulte in vivo montre une régulation dynamique, suggérant une pertinence fonctionnelle de la formation et du maintien des circuits neuronaux. 

La traduction de l’ARN messager (ARNm) local est médiatrice des réponses adaptatives des axones à des signaux extrinsèques, mais les indicateurs montrant que cela survient dans les axones du Système Nerveux Central (SNC) sont manquants à l’heure actuelle. Nous avons développé une approche technique de balise moléculaire axone-TRAP-Ribo, permettant une analyse de séquençage en précise de l’ARNm lié au ribosome dans les cellules axonales résidant dans le ganglion rétinien de la projection rétinotectale adulte in vivo.

Du stade embryonnaire au stade post-natal, le translatome axonal comprend un échantillon de gènes (…) avec des rôles axone-spécifiques, suggérant des étapes distinctes dans la mise en place du cablage axonal, comme l’élongation, la sélection axonale et la génèse des synapses. Les axones adultes sont caractérisés par un translatome remarquablement complexe fortement impliqué dans la survie axonale, la neurotransmission et les maladies neurodégératives. Les échantillons d’ARNm soumis à une régulation mutualisée au niveau de leur traduction; cette régulation survient en amont de manière commune, et les éléments de séquence générés par épissage alternatif sont promoteurs de la traduction de l’ARNm axonal. Nos résultats indiquent que l’étroite régulation de la traduction des ARNm compartiment-spécifique des axones du Système Nerveux Central (SNC)  sont la force motrice de la formation et du maintien des circuits neuronaux in vivo.  Toshiaki Shigeoka, et al, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 16 juin 2016

Source : Science Direct / Traduction et adaptation : NZ 

#Cell #ARNm #introns #épissage #spliceosome #PolII L’épissage des ARNs naissants coïncide avec la sortie des introns de l’ARN Polymérase II

Les stratégies de séquençage de deux molécules naissantes d’ARN simple brin montrent que l’épissage du pré-ARNm survient après son passage des introns, mettant en lumière les caractéristiques organisationnelles et mécanistiques du spliceosome.  

Les gènes codant pour des protéines sont, chez les eurcaryoytes, transcrits par l’ARN Polymérase II (Pol II), et les introns sont retirés des pré-ARNm par le spliceosome. La compréhension du décalage temporel existant entre la progression de Pol II et l’épissage pourrait fournir des éclairages, pour ce qui est de la régulation de l’expression génique. Ici, nous présentons deux méthodes de séquençage de molécules d’ARN simple brin, déterminant la progression de la catalyse de l’épissage en fonction de la position relative de Pol II. Les gènes endogènes ont été analysés à une échelle globale chez la levure bourgeonnante. Nous montrons que l’épissage est complet à 50% quand Pol II se situe à 45 nucléosides en aval des introns, avec les premiers produits issus de l’épissage - définis comme des introns - émergeant à partir de Pol II. Les perturbations ralentissant le taux d’assemblage du spliceosome ou accélèrant le taux de transcription sont la cause de retards dans le processus d’épissage, montrant que les deux processus déterminent les profils d’épissage in vivo. Nous proposons que ces taux coordonnés rationalisent les voies d’expression génique, tout en permettant une régulation par le truchement d’une compétition, caractéristique d’un phénomène de cinétique enzymatique.  Fernando Camillo Oesterreich, et al, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 24 mars 2016

Source : Science Direct / Traduction et adaptation : NZ 

#thelancetrespiratorymedicine #fonctionpulmonaire #MPOC #systèmegénétique #GWAS #SNP #QTL ARNm Mécanismes moléculaires à la base des variations dans la fonction pulmonaire : analyse d’un système génétique

Mesure de la fonction pulmonaire par spirométrie
Source iconographique: http://www.inserm.fr/thematiques/physiopathologie-metabolisme-nutrition/dossiers-d-information/bronchopneumopathie-chronique-obstructive-bpco

La mesure de la fonction pulmonaire reflète l’état physiologique du poumon, et est essentielle au diagnostic de la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC, BPCO). Le consortium SpiroMeta-CHARGE a pris en charge l’étude d’association sur génome entier (GWAS) concernant le volume expiratoire maximum à la première seconde d’expiration forcée (FEV1)  ainsi que le rapport FEV1 sur la capacité vitale forcée (CVF) [FEV1/CVF],  plus importante à ce jour (n=48 201 sujets). L’étude de l’expression pulmonaire des loci quantitatifs (eQTLs) a établi la cartographie génétique de l’expression génique dans le tissu pulmonaire chez 1 111 sujets. Nous avons utilisé des systèmes d’approche génétique pour identifier les polymorphismes du nucléotide simple (SNPs) associés à la fonction pulmonaire, agissant comme eQTLs et changent ce faisant le niveau d’expression des gènes cibles dans le tissu plumonaire, définis comme eSNPs.

Les résultats de l’étude SpiroMeta-CHARGE ont été intégrés avec les eQTLs pulmonaires pour cartographier les eSNPs, ainsi que les gènes et voies de signalisation à la base des associations dans le tissu pulmonaire. Par comparaison, une analyse similaire a été effectuée dans le sang périphérique. Les niveaux d’expression d’ARN messagers des gènes soumis à régulation eSNP ont été testés pour ce qui est des associations avec les mesures de fonction pulmonaire chez 727 sujets. Des analyses complémentaires ont identifié les effets pléiotropiques des  eSNPs  à partir du catalogue GWAS, et cartographié les zones d’enrichissement en régions régulatrices du projet ENCODE. Finalement, la base de données Connectivity Map a été utilisée pour identifier le potentiel thérapeutique in silico pouvant inverser la signature MPOC génique du tissu pulmonaire.

Les mesures de SNPs associés à la fonction pulmonaire étaient plus susceptibles d’être des eQTLs et inversement. L’intégration a cartographié des gènes spécifiques à la base des signaux GWAS dans le tissu  pulmonaire. Les gènes eSNPs soumis à régulation ont été enrichis pour le développement des voies de signalisation développementales et inflammatoires ; par comparaison, les SNPs associés à la fonction pulmonaire qui étaient des QTLs dans le sang, mais pas dans le poumon, étaient seulement impliquées dans les voies de signalisation inflammatoires. Les eSNPs de la fonction pulmonaire étaient enrichis pour les éléments de régulation, et surreprésentés parmi les gènes montrant une expression différentielle pendant le développement pulmonaire fœtal. Une signature ARNm pour la MPOC a été identifiée dans le tissu plumonaire et comparée avec la base de données Connectivity Map. Cette approche de recentrage à l’aide d’un médicament in silico a suggéré plusieurs candidats pouvant inverser la signature MPOC génique, antagoniste d’un récepteur nicotinique inclus. Ces découvertes offrent une nouvelle avenue thérapeutique pour la MPOC.

L’approche de recherche à l’aide d’un système génétique a permis d’identifier des gènes dans le tissu pulmonaire pourvus d’un rôle moteur pour le contrôle de la fonction pulmonaire et la susceptibilité à la MPOC. L’identification de ces gènes, ainsi que des voies de signalisation pour lesquelles ils sont enrichis est essentielle à la compréhension de la physiopathologie de l’obstruction des voies respiratoires et à l’identification de cibles thérapeutiques nouvelles et de biomarqueurs de la MPOC, médicaments pouvant inverser la signature MPOC génique in silico. Ma’en Obeidat PhD, et al, dans The Lancet Respiratory Medicine, publication en ligne en avant-première, 21 septembre 2015

Financement : Wellcome Trust, Septième Programme-Cadre de la Communauté Européenne (FP7/2007-2013).

Source : The Lancet Online / Traduction et adaptation : NZ  

#Cell #ARNm #ARNt #ribosome #protéine #codon #anticodon #traduction #protéome L’Optimisation des Niveaux de Traduction de Codon par Modifications de l’ARNt Maintient l’Intégrité du Protéome

Un niveau optimal de traduction de codon -assuré par des modifications des nucléosides de l'anticodon de l'ARNt- est indispensable au maintien de l'intégrité du protéome.

Le repliement des protéines commence dès leur naissance, émergeant des ribosomes en activité de traduction. La cinétique d’évolution du ribosome le long de l’ARNm peut agir sur le repliement d’une chaîne naissante, toutefois, l’impact de l’amplitude des niveaux de traduction pour chaque codon pris individuellement reste inconnue. Ici, nous montrons qu’un décryptage plus lent de certains codons déclenche une importante agrégation de protéines in vivo. Grâce à l’établissement d’un profil ribosomique, nous montrons que la perte des modifications d’un anticodon wobble uridine (U₃₄) dans un échantillon d’ARNts mène à une interruption momentanée (pause) de l’activité du ribosome au niveau de leurs codons correspondants chez  S. cerevisiae et C. elegans. Les cellules exemptes de modification U₃₄ montrent des caractéristiques d’expression génique en situation de stress protéotoxique, accumulent des agrégats de protéines endogènes, et n’assurent plus le dégagement des agrégats de protéines induites par le stress. La surexpression d’ARNts sous-modifiés* atténue l’impact de la pause de l’activité ribosomale, restaurant ce faisant l’homéostasie des protéines. Nos résultats démontrent qu’un U₃₄ modifié représente un outil de décodage conservé sur le plan évolutif et révèlent un rôle imprévu des modifications de l’ARNt dans le maintien de l’intégrité du protéome. Danny D. Nedialkova, Sebastian A. Leidel, dans Cell, publication en ligne en avant – première, 4 juin 2015

*subissant moins de modifications qu'en situation dite "normale" (Wikipedia)

Source iconographique, légendaire et rédactionnelle : Science Direct / Traduction et adaptation : NZ 

#transcriptomique #protéomique #métabolomique #protéine "ARNm Utilité de la corrélation entre protéine et ARN messager

Exemple de transformation biologique Représentation schématique du double rôle de la protéine DprA chez le pneumocoque. A) Dans le contrôle de la compétence, DprA antagonise le régulateur de réponse ComE sous sa forme phosphorylée (ComE~P), bloquant ainsi l'expression des gènes com précoces, et en particulier le gène comX essentiel à l'expression des gènes com tardifs. Cette antagonisation ferait intervenir (a) la séquestration de ComE~P, empêchant sa fixation sur les promoteurs comprécoces, ou (b) la stimulation de sa déphosphorylation, le régulateur de réponse se retrouvant alors sous sa forme non-phosphorylée et agissant comme répresseur des promoteurs com précoces (6). B) Dans la transformation, DprA interagit avec l'ADN exogène internalisé sous forme simple brin (ssDNA) et avec la recombinase RecA pour favoriser le chargement de cette dernière sur l'ADN transformant, préalable requis à l'intégration physique de l'ADN internalisé dans le chromosome. © LMGM, Jean-Pierre Claverys

Source iconographique et légendaire: http://www.cnrs.fr/insb/recherche/parutions/articles2013/jp-claverys2.html

Les mesures effectuées en transcriptomique, protéomique et métabolomique sont en passe de révolutionner la manière dont nous modélisons et prédisons les comportements cellulaires, ainsi que les comparaisons « multi-omiques » qui sont publiées avec une régularité croissante. Quelques-uns s’attendaient à une corrélation triviale et prévisible corrélation entre les ARN messagers (ARNm) protéines ; la complexité manifeste des régulations en biologie suggère en fait l’existence de relations plus en nuances. De fait, l’observation de ce manque de stricte corrélation fournit des indices pour de nouveaux thèmes de recherche, et fournit l'apport d’un éclairage nouveau des systèmes opérant en transformation biologique. Samuel H. Payne, dans Trends in Biochemical Sciences - 1103, publication en ligne en avant – première, 23 novembre 2014

Source : Science Direct / Traduction et adaptation : NZ 

Régulation micro-environnementale des métastases par les miRNAs

Synthèse d'un micro-ARN (miARN). A. Dans le noyau, le gène codant un miARN est transcrit par une ARN polymérase II (parfois III) en pri-miARN. Ce dernier est ensuite scindé par un complexe protéique associant une RNase de type Drosha III, une protéine de fixation des ARN, la DGCR8 et un ensemble d'autres protéines. Un pré-miARN est obtenu. Celui ci traverse ensuite le pore nucléaire pour arriver dans le cytoplasme. DGCR8: Di George critical rregion gene 8 (Omim 609030); Drosha: ribonuclease III nuclear (Omim 608828). B. Dans le cytoplasme, le pré-miARN est ensuite débarrassé de sa boucle ARN par le complexe Dicer. Un des deux brins est alors sélectionné pour devenir le miARN mature. Celui-ci est incorporé dans le complexe protéique RISC qui va guider le miARN vers sa cible ARNm et réprimer l'expression de ce dernier. RISC: micoRNA induced silencing complex; Dicer: helicase with RNA motif (ou helicase - MOI) (Omim 606241); AAA..A: queue de poly (A) de la partie 3' non codante des ARNm (ARN messagers). Dans Immuno-analyse et Biologie Spécialisée Volume 25, Issues 5-6, October-December 2010, Pages 219 - 240
Source iconographique et légendaire: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0923253210001080

Les microARNs miARNs sont une classe d’ARNs non codants qui soumettent à régulation la progression du cancer, plus spécialement dans les cas invasifs, notamment avec présence de métastases. Bien que de précédentes études dans le domaine des métastases aient surtout porté sur l’évaluation de l’impact des miARNs sur les propriétés intrinsèques des cellules cancéreuses ; de récents comptes rendus révèlent que les miARNs ont aussi la propriété de façonner les interactions existant entre les cellules cancéreuses et leur stroma associé. Dans cette revue, nous discutons des mécanismes connus à l’heure actuelle, par lesquels les miARNs exercent leur action micro-environnementale de métastatisation du cancer : les miARNs soumettraient à régulation l’expression de protéines liées aux membranes cellulaires et des protéines vouées à  sécrétion, ou encore par transmission directe desdits miARNs matures entre différents types cellulaires. La puissance supposée des interactions entre stroma et tumeur, médiées par les miARNs qui président à la régulation des métastases, suggère que les miARNs pourraient représenter une cible sur le plan thérapeutique. Yun Zhang, Penguyan Tang and Xia-Fan Wang, dans Trends in Cell Biology-1005, publication en ligne en avant-première, 11 octobre 2013

Source : Science Direct / Traduction et adaptation : NZ