Dans la plupart des organismes, de petits morceaux d’ARN jouent un rôle clé dans la régulation des gènes en faisant taire l’expression des gènes. Ils le font en ciblant et en se fixant sur des séquences complémentaires de transcrits de gènes (également des molécules d’ARN), ce qui empêche la machinerie cellulaire de les utiliser pour fabriquer des protéines. Ce mécanisme est appelé interférence ARN (ARNi), et il est d’une value critique en biologie.



Fait remarquable, le phénomène ARNi n’est pas nécessairement confiné à des cellules uniques il peut également se manifester dans d’autres tissus et organes éloignés de la cellule d’origine. Les chercheurs ont pu l’observer principalement chez les plantes, mais aussi chez les animaux « inférieurs » comme le ver nématode C. elegans.

Protéines et ADN exclus

Pourtant, une dilemma clé était restée sans réponse jusqu’à présent: quelle material messagère traverse les cellules et les tissus ? « Nous avons pu exclure les protéines il y a 20 ans, une fois qu’il a été découvert que l’ARNi peut voyager dans les plantes », explique Olivier Voinnet, professeur de biologie de l’ARN à l’ETH Zurich. L’ARNi nécessite que le messager se fixe sur une séquence complémentaire du transcrit du gène pour être mis au silence. « Les protéines seules n’ont pas cette capacité. L’ADN quittant le noyau cellulaire est également peu probable », poursuit Voinnet. « Le candidat le as well as probable a toujours été une molécule d’ARN. » Ce qui n’était pas clair jusqu’à présent, c’est quel sort précis et quelle forme d’ARN – prolonged, court docket, very simple ou double brin, lié ou non à des protéines.



Les fragments double brin voyagent très loin

Mais maintenant, les chercheurs de l’ETH mettent en lumière ce processus dans une nouvelle étude. Ils sont les premiers à démontrer sans équivoque que ces messagers distants chez les plantes sont de courtes molécules d’ARN double brin. Ceux-ci se composent de paires (ou doubles brins) de seulement 21 à 24 nucléotides (les éléments constitutifs de l’ARN) appelés petits ARN interférents, ou siRNA en abrégé. L’article de l’équipe a été récemment publié dans la revue Mother nature Plants.

Les ARNsi émergent généralement sous forme de populations vastes et complexes à partir des génomes de virus qui ont infecté une cellule. Mais les propres gènes d’une cellule peuvent également servir de modèles pour ces molécules. En conséquence, les cellules peuvent utiliser l’ARNi pour faire taire non seulement les virus envahisseurs, mais aussi leurs propres gènes.

Parce que l’ARNi se déplace, les plantes ont la capacité étonnante de moduler l’expression des gènes à distance. Cela pourrait être particulièrement significant pour eux d’adapter constamment leur nouvelle croissance, permettant ce que l’on appelle la « plasticité phénotypique ».

Bouger ou ne pas bouger

Dans leur nouvelle étude, les chercheurs ont exclu la possibilité que d’autres varieties d’acides nucléiques ou de complexes composés d’ARN et de protéines se déplacent à travers les cellules végétales. « Nous pouvons définitivement montrer que les ARNsi double brin sont nécessaires et suffisants pour induire l’ARNi dans les cellules et les tissus distants des plantes », déclare Voinnet.

Non seulement les chercheurs de l’ETH ont identifié les messagers longue length insaisissables, mais ils ont également montré, dans leur étude, comment les siRNA se déplacent et remplissent leur fonction. Ils ont découvert que, tant qu’une molécule d’ARNsi existe en tant que double brin libre, elle est cell vehicle elle ne peut pas se lier à un transcrit d’ARN correspondant. Pour se lier, elle doit d’abord être « téléchargée » vers une protéine effectrice spécifique d’Argonaute (In the past). Ce n’est qu’une fois lié à la protéine Back correcte que l’ARNsi peut faire taire le transcrit cible le processus détruit finalement le fragment lui-même. La plante modèle utilisée pour l’étude a dix protéines In the past différentes, dont plusieurs reconnaissent des fragments d’ARNsi correspondants avec des signatures spécifiques ces signatures ne sont pas homogènes parmi les grandes cohortes d’ARNsi mobiles produits à partir de virus ou des propres gènes de la plante.

Les protéines In the past déterminent les modèles de mouvement des siRNA

Différentes protéines Back se produisent dans des cellules et des tissus distincts. Les chercheurs de l’ETH ont découvert que dans le cadre du processus de téléchargement, les protéines Ago correspondantes « consomment » une portion des ARNsi dans la cellule d’origine, mais que la fraction non chargée peut sortir de la cellule.

En fonction de la présence ou de l’absence de certaines protéines Back au sein des cellules traversées par les siRNA mobiles, les molécules, là encore, seront consommées ou non. Par exemple, s’il y a une pléthore de protéines Ago sous la most important, elles piégeront beaucoup de siARN avec différentes signatures, arrêtant essentiellement le mouvement. Si une cellule ne contient pratiquement pas d’AGO, en revanche, la plupart des siARN partiront et parcourront de moreover grandes distances. Et enfin, si une cellule contient de grandes quantités d’un seul In the past spécifique, seuls les siARN avec la signature correspondante seront consommés, tandis que les autres se déplaceront. En d’autres termes, les ARNsi sont sélectivement filtrés et consommés au fur et à mesure qu’ils se frayent un chemin à travers le tissu végétal.

Jusqu’à présent, la communauté des ARNi végétaux pensait que l’ARNi se déplaçait le long de gradients linéaires. Cependant, cela ne tient pas compte du fait que les protéines Ago utilisent sélectivement certains ARNsi – mais pas d’autres – lorsqu’ils se déplacent. La nouvelle étude souligne que ce processus de consommation est en fait tout sauf linéaire.

D’innombrables modèles de mouvement

« La quantité et la diversité des protéines Ago dans les cellules traversées couplées aux signatures intrinsèques siARN fonctionnent ensemble comme une sorte de tamis moléculaire, dont la forme peut différer d’un type de cellule à l’autre le lengthy du chemin de l’ARNsi. En fonction de la configuration spatiale de ce tamis, une grande variété de modèles de mouvement d’ARNsi peut être produite « , explique Voinnet. Il ajoute: « Encore additionally intéressant, certains Back peuvent être induits par le worry ou des signaux de développement de sorte que la forme spatiale du tamis peut changer et évoluer à tout minute. »

Les innombrables modèles de mouvement confèrent ainsi au système mobile RNAi une flexibilité et une polyvalence presque illimitées pour façonner l’expression génique sur des distances. Maintenant qu’ils ont compris le processus, l’équipe de chercheurs tente de concevoir des tamis artificiels dans les plantes afin de contrôler, avec une grande précision, quand et où des siRNA spécifiques peuvent se déplacer, une méthode qui pourrait avoir des programs en agriculture.