Comment les facteurs de transcription explorent le génome

Les facteurs de transcription sont des protéines qui régulent la transcription des gènes, ce qui constitue la première étape de la fabrication d'une protéine. Le mode de fonctionnement des facteurs de transcription consiste à rechercher le génome entier et à le lier à des régions spécifiques qui régulent les gènes, en les activant ou en les désactivant. Les facteurs de transcription sont connus pour se lier non seulement à des séquences spécifiques d'ADN, mais aussi pour se lier de façon non spécifique à n'importe quel fragment d'ADN.

Cette association non spécifique peut augmenter considérablement la capacité des facteurs de transcription à trouver leurs sites cibles spécifiques en leur permettant de glisser le long de l'ADN. Cependant, nous ne comprenons pas comment les plus de 1 500 facteurs de transcription humaine peuvent varier dans leur efficacité à scanner le génome massif, localiser et lier des sites spécifiques.

Aujourd'hui, le laboratoire de David Suter de l'Institut interfacultaire de Bioingénierie de l'EPFL a trouvé un moyen de prédire l'efficacité avec laquelle différents facteurs de transcription scannent le génome des cellules vivantes. Les scientifiques ont étudié 501 facteurs de transcription chez la souris en examinant comment ils se lient aux chromosomes "mitotiques", une propriété qui a été liée à la capacité des facteurs de transcription à s'associer à l'ADN d'une manière non spécifique.

À l'aide d'expériences de photoblanchiment et d'imagerie par molécule unique, les scientifiques ont découvert que les mouvements des facteurs de transcription dans le noyau et l'efficacité avec laquelle ils trouvent leurs sites de liaison peuvent être prévus par liaison chromosomique mitotique.

En combinant ces expériences avec la cartographie des facteurs de transcription dans l'ensemble du génome, ils ont découvert que les différents facteurs de transcription varient de trois ordres de grandeur dans leur capacité à trouver leurs sites. Ainsi, les facteurs de transcription ayant de fortes propriétés de liaison non spécifiques à l'ADN associées aux chromosomes mitotiques se déplacent lentement dans le noyau et sont particulièrement efficaces pour trouver les séquences spécifiques dont ils ont besoin pour se lier afin de réguler l'expression génétique.

"Les facteurs de transcription diffèrent grandement dans leur capacité à balayer le génome pour trouver leurs sites de liaison spécifiques, et ces différences peuvent être prédites en regardant simplement dans quelle mesure ils se lient aux chromosomes mitotiques," dit David Suter. "Les facteurs de transcription qui sont les plus efficaces dans la recherche sur le génome pourraient être en mesure d'entraîner de vastes changements dans les modèles d'expression des gènes, même lorsqu'ils sont exprimés à de faibles concentrations, et peuvent donc être particulièrement importants pour les processus de décision sur le devenir cellulaire."

Autres contributeurs

Université d'Ulm