#Cell #génome #microbe #métabolite La structure génomique prédit la dynamique des métabolites dans les communautés microbiennes

 

regression = régression
ODE model = modèle ODE (Equation Différentielle Ordinaire)

Les activités métaboliques des communautés microbiennes jouent un rôle déterminant dans l'évolution et la persistance de la vie sur Terre, entraînant des réactions redox qui donnent lieu à des cycles biogéochimiques mondiaux. Le métabolisme communautaire émerge d'une hiérarchie de processus, y compris l'expression des gènes, les interactions écologiques et les facteurs environnementaux. Dans les communautés sauvages, le contenu génétique est corrélé au contexte environnemental, mais la prédiction de la dynamique des métabolites à partir des génomes reste insaisissable. Ici, nous montrons, pour le processus de dénitrification, que la dynamique des métabolites d'une communauté est prévisible à partir des gènes que possède chaque membre de la communauté. Une régression linéaire simple révèle une cartographie clairsemée et généralisable du contenu des gènes à la dynamique des métabolites pour les bactéries génomiquement diverses. Un modèle consommateur-ressource prédit correctement la dynamique des métabolites communautaires à partir de phénotypes à souche unique. Nos résultats démontrent que les impacts conservés des gènes métaboliques peuvent prédire la dynamique des métabolites communautaires, permettant la prédiction de la dynamique des métabolites à partir des métagénomes, la conception de communautés dénitrifiantes et la découverte de l'impact de l'évolution du génome sur le métabolisme. Kama Gowda, et al, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 31 janvier 2022

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#Cell #rhinocéros #évolution Les génomes anciens et modernes dévoilent l'histoire évolutive de la famille des rhinocéros

Les lignées en bleu désignent des taxons dont les espèces sont pourvues de deux cornes; les lignées en rouge ceux avec une corne nasale uniquement; la lignée en noir le taxon dont l'espèce est pourvue d'une corne frontale.

Il ne reste que cinq espèces de Rhinocérotidae autrefois diversifiés, ce qui fait de la reconstruction de leur histoire évolutive un défi pour les biologistes depuis Darwin. Nous avons séquencé les génomes de cinq espèces de rhinocéros (trois éteintes et deux vivantes), que nous avons comparés aux données existantes des trois espèces vivantes restantes et d'une gamme d'exogroupes. Nous identifions une divergence précoce entre les lignées africaines et eurasiennes existantes, résolvant un débat clé concernant la phylogénie des rhinocéros existants. Cette division du Miocène inférieur (il y a environ 16 millions d'années) est postérieure à la formation du pont terrestre entre les masses continentales afro-arabe et eurasienne. Nos analyses montrent également que si les génomes de rhinocéros présentent en général de faibles niveaux de diversité à l'échelle du génome, l'hétérozygotie est la plus faible et la consanguinité est la plus élevée chez les espèces modernes. Ces résultats suggèrent que bien que la faible diversité génétique soit une caractéristique à long terme de la famille, elle a été particulièrement exacerbée récemment, reflétant probablement les récents déclins de population d'origine anthropique. Shanlin Liu, et al, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 24 août 2021

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#Cell #génome #chromatine Lecture du génome chromatinisé

Architecture fondamentale de l'ADN eucaryote
(A) Organisation du nucléosome
(B) Modèle atomique de l'architecture canonique des particules du noyau du nucléosome (PDB: 3LZ0). Deux exemples de registres de l'ADN sont indiqués par des sphères. Le brin antérieur situé dans l'emplacement de la superhélice (SHL) +5 et SHL +6 est surligné en rouge
(C) Vue latérale de l'architecture du nucléosome, mettant en évidence les deux gyres d'ADN
(D) Lorsqu'un motif ou une lésion travers le registre d'ADN A (sphère jaune) à B (sphère bleue), il subit un mouvement de rotation/translation, indiqué par des flèches

Les protéines de liaison à l'ADN eucaryotes opèrent dans le contexte de la chromatine, où les nucléosomes sont les éléments constitutifs élémentaires. L'ADN nucléosomique est enroulé autour d'un noyau d'histone, rendant ainsi une grande partie de la surface de l'ADN inaccessible aux protéines de liaison à l'ADN. Néanmoins, les premiers intervenants dans la réparation de l'ADN et les facteurs de transcription spécifiques à la séquence se lient aux sites cibles de l'ADN obstrués par la chromatine. Alors que les premières études examinaient la liaison des protéines à l'ADN sans histone, on commence seulement maintenant à voir comment les séquences d'ADN sont interrogées sur les nucléosomes. Ces stratégies de lecture vont de la libération d'ADN nucléosomique à partir des histones, aux changements de registre de rotation/traduction du motif d'ADN et aux modes de liaison à l'ADN spécifiques aux nucléosomes qui diffèrent de ceux observés sur l'ADN nu. Puisque l'engagement des motifs d'ADN sur les nucléosomes dépend fortement de la position et de l'orientation, nous soutenons que l'emplacement des motifs et le positionnement des nucléosomes co-déterminent l'accès des protéines à l'ADN dans la transcription et la réparation de l'ADN. Alicia K. Michael, Nicolas H. Thomä, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 18 juin 2021

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#Cell #cancer #génome #hétérogénéitéintratumorale Caractérisation de l’hétérogénéité intra-tumorale à partir de 2 658 génomes de cancers humains

PCAWG-11: Hétérogénéité du cancer et évolution

 

L’hétérogénéité intra-tumorale (ITH) est un mécanisme de résistance aux traitements ; elle représente donc un important défi sur le plan clinique. Cependant, son étendue, ses origines, et les moteurs de la propagation de l’ITH à tous les types de cellules cancéreuses ne sont que peu connus. Pour évoquer cette question, nous avons caractérisé de façon approfondie l’ITH des séquences de génome entier de 2 658 échantillons de cancers issus de 38 types de cancers. Presque tous les échantillons pourvoyeurs d’informations (95.1%) recèlent des preuves d’expansion sous-clonales pourvues de ramifications relationnelles entre les sous-clones. Nous observons une sélection positive de mutations sous-clonales motrices dans presque tous les types de cancers observés et identifions des profils sous-clonaux de mutations géniques motrices, de fusions, de variantes structurelles, d’altérations du nombre de copies de même que des changements dynamiques dans les processus mutationnels entre les expansions sous-clonales. Nos résultats soulignent l’importance de l’ITH et celle de ses forces motrices dans l’évolution tumorale et fournissons des ressources portant sur les événements sous-clonaux observés sur les données de séquences du génome entier d’analyse de tous les types de cancers. Stefan C. Dentro, et al, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 7 avril 2021

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#Cell #génome #organisation #3D Hétérogénéité Majeure et Variation Intrinsèque dans l’Organisation Spatiale du Génome

DNA fibers coils into fibers : Les fibres d'ADN se torsadent en fibres
Fibers folds into intrisically variable domains = Les fibres se replient en des domaines intrinsèquement variables
Domains stack into variable long-range interactions = Les domaines s'agglutinent et établissent des interactions à long terme
Without coordination between alleles = Sans coordination entre les allèles

Quelques principes généraux de l’organisation tridimensionnelle (3D) du génome ont récemment été établis, incluant ceux du positionnement non-aléatoire des chromosomes et des gènes dans le noyau de la cellule, des compartiments chromatiniens distincts, et des domaines d’associations topologiques (TADs). Cependant, l’étendue et la nature de la variabilité intercellulaire et intracellulaire de l’architecture génomique ne sont que peu caractérisées. Ici, nous examinons l’hétérogénéité de l’organisation du génome. Une cartographie de centaines d’interactions intra-chromosomales chez des fibroblastes pris individuellement, présente de faibles fréquences d’association, qui sont déterminées par la distance génétique, l’architecture chromatinienne de haut niveau, ainsi que par l’environnement chromatinien. La structure des TADs varie entre les cellules prises individuellement, et les associations inter-TAD sont fréquentes. De plus, une analyse au niveau de la cellule unique révèle un comportement indépendant des allèles pris individuellement au niveau des noyaux simples. Nos observations révèlent une très grande variabilité et hétérogénéité de l’organisation du génome au niveau des allèles pris individuellement et démontrent la coexistence d’un large spectre de configurations génomiques au sein d’une population donnée de cellules. Elizabeth H. Finn et al, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 21 février 2019

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#trendsincellbiology #autophagie #génome Réparer, réutiliser, recycler : l’amplification du rôle de l’autophagie dans l’entretien du génome

Mécanismes de dialogue entre autophagie et réparation des ruptures de double brin d’ADN. (A) La perte/l’inhibition de l’autophagie conduit à une augmentation de la dégradation de la protéine kinase 1 point de contrôle (CHK1), résultant en une altération de la réparation par la voie de recombinaison homologue (HR). Cela engendre une hyperdépendance vis-à-vis du mécanisme de jonction non – homologue des extrémités de brins d’ADN (NHEJ), une instabilité génomique, et une augmentation de la formation de micronoyaux. (B) La protéine p62 nucléaire accumulée, provenant de la perte/inhibition de l’autophagie se lie à RNF 168 et inhibe l’activité ubiquitine kinase, résultant en une diminution de recrutement de facteurs de réparation de l’ADN. (C) Accumulation de protéine p62 accumulée provenant de la perte/inhibition des cibles autophagiques FLNA et RAD51 pour la dégradation via le protéasome, et résultant en une diminution de l’activité HR.     

La macro (autophagie) est une voie catabolique qui distribue les protéines en excès, agrégées ou endommagées ou des organites aux lysosomes, en vue de leur dégradation. L’autophagie est activée en réponse à un nombre important de facteurs de stress cellulaires comme des niveaux augmentés des dérivés réactifs de l’oxygène, des niveaux diminués de nutrients cellulaires ainsi que les dégâts causés à l’ADN. Bien que l’autophagie survienne dans le cytoplasme, sont inhibition conduit à une accumulation de dégâts causés à l’ADN et une instabilité génomique. Au cours de ces dernières années, notre compréhension des interactions entre autophagie et stabilité génomique a fortement augmenté. Dans cette revue de littérature, nous résumons les récentes avancées dans la compréhension des mécanismes moléculaires liant autophagie et réparation de l’ADN. Graeme Hewitt et Viktor I. Korolchuk, dans Trends in Cell Biology, publication en ligne en avant-première, 21 décembre 2016

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#trendsincellbiology #protéinesPcG #polycomb Régulation de l’architecture et de la fonction génomiques par les protéines du groupe Polycomb

Représentation en 3D du complexe PRC2-AEBP2 chez l'humain. PRC2 (Polycomb Repressive Complex 2) est un des deux complexes de la famille des polycomb-group proteins ou (PcG).
Source: https://fr.wikipedia.org/wiki/PRC2

Les protéines du groupe Polycomb (PcG) définissent des identités cellulaires dans une dynamique impliquant la répression épigénétique de gènes régulateurs clés du développement. Les protéines PcG sont recrutées par des éléments de régulation spécifiques de modification de la chromatine de leur environnement. De plus, ils soumettent à régulation leurs gènes cibles dans l’espace en 3D de leur noyau, et cette fonction régulatrice de l’architecture 3D est impliquée dans la différenciation cellulaire et dans le maintien de la mémoire cellulaire. Dans cette revue de littérature, nous discutons des avancées nouvelles dans notre compréhension du mode de recrutement des PcG protéines vers la chromatine pour l’induction des changements locaux et globaux dans la conformation des chromosomes et soumettent à régulation leurs gènes cibles. Marianne Entrevan, et al, dans Trends in Cell Biology, publication en ligne en avant-première, 16 mai 2016

Source : Science Direct / Traduction et adaptation : NZ