CTCF est une protéine critique connue pour jouer divers rôles dans des processus biologiques clés tels que la transcription. Les scientifiques du St. Jude Children’s Analysis Hospital ont utilisé une technologie de dégradation des protéines de nouvelle génération pour étudier le CTCF. Leurs travaux ont révélé la supériorité de l’approche en moreover de fournir des informations fonctionnelles sur la façon dont le CTCF régule la transcription. L’étude, publiée aujourd’hui dans Genome Biology, ouvre la voie à des études plus claires et nuancées sur le CTCF.
La transcription est un processus biologique essentiel où l’ADN est copié en ARN. Le processus est la première étape nécessaire dans une cellule pour prendre les instructions contenues dans l’ADN et finalement traduire ce code en acides aminés ou en blocs de design polypeptidiques qui deviennent des protéines actives. La transcription dérégulée joue un rôle dans de nombreux varieties de cancers pédiatriques. Trouver des moyens de modifier ou de cibler des factors de la machinerie transcriptionnelle est une nouvelle frontière dans la recherche de vulnérabilités pouvant être exploitées de manière thérapeutique.
L’un des moyens les moreover précieux d’étudier une protéine consiste à la dégrader ou à la supprimer d’un système modèle. En l’absence de la protéine, les chercheurs peuvent étudier les changements fonctionnels qui se produisent, donnant un aperçu de la façon dont la protéine affect une cellule. Un système de dégradation des protéines est le système degron 1 inductible par l’auxine (Assist1). Cependant, ce système a des limites lors de l’étude de la fonction du CTCF, comme la forte dépendance à la dose d’auxine, qui provoque une toxicité cellulaire qui brouille les résultats.
Les scientifiques de St. Jude ont appliqué le système de deuxième génération, le degron 2 inductible par l’auxine (Aid2) au CTCF (le système a été développé par Masato Kanemaki, Ph.D. à l’Institut countrywide de génétique). Ce système est supérieur pour les études de perte de fonction, surmontant les limites du système Assist1 et éliminant les effets hors cible observés avec les approches précédentes.
“Nous avons ouvert la compréhension de l’impact du CTCF en utilisant un modèle de dégradation, le système Support2”, a déclaré l’auteur co-correspondant Chunliang Li, Ph.D. St. Jude Division of Tumor Cell Biology. “En utilisant ce système, nous avons identifié les règles qui régissent la régulation de la transcription dépendante du CTCF.”
“Lorsque la protéine CTCF a disparu, nous et d’autres avons observé que très peu de gènes changent de manière transcriptionnelle”, a déclaré Li. “Nous savons que lorsque nous supprimons la majeure partie de la protéine CTCF dans les cellules, l’impact sur la transcription est minime. Ainsi, la déconnexion entre l’épuisement de la protéine et la transcription doit suivre un mécanisme. Nous avons identifié une partie du mécanisme. La protéine ne repose pas seulement sur sur la liaison à l’ADN par la reconnaissance du motif de liaison à l’ADN du CTCF, mais repose également sur certains domaines pour se lier à des séquences spécifiques flanquant le motif. Pour un sous-ensemble de gènes, la transcription n’est régulée que lorsque le CTCF se lie à ces séquences spécifiques.
“Swapping system” achieved en lumière le rôle des domaines à doigts de zinc
Les chercheurs ont combiné le système Aid2 avec des methods de pointe telles que le criblage SLAM-seq et sgRNA pour étudier comment la dégradation du CTCF altère la transcription.
“Avec la dégradation, nous pouvons créer un arrière-system très propre, puis introduire un mutant. Ce changement se produit très rapidement, nous l’appelons donc un système d’échange rapide”, a déclaré Li. “C’est la première fois qu’un système propre et rapide est utilisé pour étudier des mutants individuels du CTCF.”
Grâce à leurs travaux, les scientifiques ont identifié le domaine du doigt de zinc (ZF) comme la région du CTCF ayant la moreover grande pertinence fonctionnelle, y compris ZF1 et ZF10. La suppression de ZF1 et ZF10 du système modèle a révélé des régions génomiques qui nécessitent indépendamment ces ZF pour lier l’ADN et réguler la transcription.
“CTCF lui-même est une protéine multifonctionnelle”, a déclaré le co-premier auteur Judith Hyle, St. Jude Division of Tumor Mobile Biology. “Il a divers rôles dans une cellule, du maintien de l’architecture de la chromatine à la régulation de la transcription, soit en tant qu’activateur, soit en tant que répresseur de la transcription. Notre intérêt est de savoir remark le CTCF est impliqué dans la régulation de la transcription, et avec ce nouveau système, nous avons pu dégrader le CTCF beaucoup plus rapidement. et à la maison sur les cibles spécifiques de CTCF Nous avons pu attribuer une fonction à ces doigts de zinc périphériques qui n’ont pas été bien compris, montrant que certaines régions du génome nécessitaient ou dépendaient de ces liaisons de doigts de zinc pour la régulation transcriptionnelle. C’était la première fois que cela avait été vu ou confirmé dans un système cellulaire.”
Une porte ouverte pour de nouvelles recherches
Le système supérieur a permis aux chercheurs d’introduire des mutations qui pourraient être suivies à travers leur modèle. Les scientifiques ont ensuite mené des études fonctionnelles pour comprendre les conséquences de ces mutations sur la liaison du CTCF et la régulation transcriptionnelle.
À propos de la nouvelle approche, le co-premier auteur Mohamed Nadhir Djekidel, Ph.D. St. Jude Middle for Utilized Bioinformatics, a déclaré “parce que vous pouvez obtenir des données propres sur les mutants lorsque la protéine endogène est dégradée, vous pouvez en fait déduire le gène régulateur réseau, et cela ouvre la porte à différentes analyses en aval pour comprendre le fonctionnement de la régulation.”
L’étude démontre la supériorité du système Support2 pour dégrader les protéines et satisfied en valeur l’importance d’étudier le CTCF dans un système clair. Ceci est une vérification importante pour d’autres chercheurs dans le domaine de la recherche sur la régulation transcriptionnelle. Les travaux ont également révélé de nouvelles pistes de recherche sur cette protéine clé.