Des chercheurs de l’USC zooment sur le génome humain avec une résolution sans précédent

Des paires de bases d’ADN qui jouent un rôle vital dans les maladies humaines ont été identifiées par un chercheur de l’USC.

Le Dr Steven Gazal, professeur adjoint de sciences de la population et de la santé publique à la Keck School of Medicine de l’USC, a pour mission de répondre à une question embarrassante : pourquoi, malgré des millions d’années d’évolution, les humains souffrent-ils encore de maladies ?

Dans le cadre d’une équipe de recherche internationale, Gazal a fait une découverte révolutionnaire. Ils sont devenus les premiers à identifier avec précision des paires de bases spécifiques dans le génome humain qui sont restées inchangées au cours de millions d’années d’évolution des mammifères. Ces paires de bases jouent un rôle important dans les maladies humaines. Leurs conclusions ont été publiées dans un numéro spécial Zoonomie édition de la revue Science.

Gazal et son équipe ont analysé les génomes de 240 mammifères, y compris des humains, en zoomant avec une résolution sans précédent pour comparer

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>ADN[{“attribute=””>DNA. Ils ont pu identifier les paires de bases qui étaient “contraintes” – ce qui signifie qu’elles sont restées généralement cohérentes – à travers les mammifères

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>espèce[{“attribute=””>species au cours de l’évolution. Les individus nés avec des mutations sur ces gènes n’ont peut-être pas eu autant de succès au sein de leur espèce ou n’étaient pas susceptibles de transmettre la variation génétique. “Nous avons pu identifier où les mutations génétiques ne sont pas tolérées dans l’évolution, et nous avons démontré que ces mutations sont importantes en matière de maladie”, explique Gazal.

L’équipe a découvert que 3,3 % des bases du génome humain sont “significativement limitées”, dont 57,6 % des bases codantes qui déterminent les acides aminés.

” data-gt-translate-attributes=”[{“attribute=””>acide[{“attribute=””>acid position, ce qui signifie que ces bases avaient exceptionnellement peu de variantes entre les espèces dans l’ensemble de données. Les paires de bases les plus contraintes chez les mammifères étaient plus de sept fois plus susceptibles d’être à l’origine de maladies humaines et de traits complexes, et plus de 11 fois plus susceptibles lorsque les chercheurs ont examiné les paires de bases les plus contraintes chez les primates seuls.

L’ensemble de données a été fourni par le consortium Zoonomia, qui, selon le site Web du projet, “applique les avancées des technologies de séquençage de l’ADN pour comprendre comment les génomes génèrent l’immense richesse de la diversité animale”. Gazal remercie Zoonomia d’avoir mis ce type de données à la disposition des chercheurs et prévoit qu’elles seront largement utilisées par les généticiens humains. “C’est une ressource peu coûteuse à générer, contrairement aux ensembles de données générés dans les études génétiques humaines”, explique Gazal.

Les découvertes de son équipe sont un pas en avant significatif, comme le note Gazal : « Nous ne comprenons pas 99 % du génome humain, il est donc fondamental de comprendre quelle partie a été contrainte par l’évolution et est susceptible d’avoir un impact sur les phénotypes humains. Leurs découvertes et leurs méthodes pourraient devenir des outils cruciaux pour de futures recherches.

La prochaine étape pour Gazal et son équipe consiste à répéter le processus avec un ensemble de données réservé aux primates. En restreignant les sujets, ils espèrent se concentrer sur des fonctions de l’ADN apparues plus récemment dans l’évolution humaine. “Nous nous attendons à ce que cela soit encore plus utile pour déterminer les informations sur les maladies humaines”, déclare Gazal.

Référence : « Tirer parti de la contrainte des mammifères en paires de bases pour comprendre la variation génétique et les maladies humaines » par Patrick F. Sullivan, Jennifer RS ​​Meadows, Steven Gazal, BaDoi N. Phan, Xue Li, Diane P. Genereux, Michael X. Dong, Matteo Bianchi , Gregory Andrews, Sharadha Sakthikumar, Jessika Nordin, Ananya Roy, Matthew J. Christmas, Voichita D. Marinescu, Chao Wang, Ola Wallerman, James Xue, Shuyang Yao, Quan Sun, Jin Szatkiewicz, Jia Wen, Laura M. Huckins, Alyssa Lawler, Kathleen C. Keough, Zhili Zheng, Jian Zeng, Naomi R. Wray, Yun Li, Jessica Johnson, Jiawen Chen, Zoonomia Consortium§. , Benedict Paten, Steven K. Reilly, Graham M. Hughes, Zhiping Weng, Katherine S. Pollard, Andreas R. Pfenning, Karin Forsberg-Nilsson, Elinor K. Karlsson, Kerstin Lindblad-Toh, Gregory Andrews, Joel C. Armstrong, Matteo Bianchi, Bruce W. Birren, Kevin R. Bredemeyer, Ana M. Breit, Matthew J. Christmas, Hiram Clawson, Joana Damas, Federica Di Palma, Mark Diekhans, Michael X. Dong, Eduardo Eizirik, Kaili Fan, Cornelia Fanter, Nicole M. Foley, Karin Forsberg-Nilsson, Carlos J. Garcia, John Gatesy, Steven Gazal, Diane P. Genereux, Linda Goodman, Jenna Grimshaw, Michaela K. Halsey, Andrew J. Harris, Glenn Hickey, Michael Hiller, Allyson G Hindle, Robert M. Hubley, Graham M. Hughes, Jeremy Johnson, David Juan, Irene M. Kaplow, Elinor K. Karlsson, Kathleen C. Keough, Bogdan Kirilenko, Klaus-Peter Koepfli, Jennifer M. Korstian, Amanda Kowalczyk, Sergey V. Kozyrev, Alyssa J. Lawler, Colleen Lawless, Thomas Lehmann, Danielle L. Levesque, Harris A. Lewin, Xue Li, Abigail Lind, Kerstin Lindblad-Toh, Ava Mackay-Smith, Voichita D. Marinescu, Tomas Marques- Bonet, Victor C. Mason, Jennifer RS ​​Meadows, Wynn K. Meyer, Jill E. Moore, Lucas R. Moreira, Diana D. Moreno-Santillan, Kathleen M. Morrill, Gerard Muntané, William J. Murphy, Arcadi Navarro, Martin Nweeia, Sylvia Ortmann, Austin Osmanski, Benedict Paten, Nicole S. Paulat, Andreas R. Pfenning, BaDoi N. Phan, Katherine S. Pollard, Henry E. Pratt, David A. Ray, Steven K. Reilly, Jeb R. Rosen , Irina Ruf, Louise Ryan, Oliver A. Ryder, Pardis C. Sabeti, Daniel E. Schäffer, Aitor Serres, Beth Shapiro, Arian FA Smit, Mark Springer, Chaitanya Srinivasan, Cynthia Steiner, Jessica M. Storer, Kevin AM Sullivan, Patrick F. Sullivan, Elisabeth Sundström, Megan A. Supple, Ross Swofford, Joy-El Talbot, Emma Teeling, Jason Turner-Maier, Alejandro Valenzuela, Franziska Wagner, Ola Wallerman, Chao Wang, Juehan Wang, Zhiping Weng, Aryn P. Wilder, Morgan E. Wirthlin, James R. Xue et Xiaomeng Zhang, 28 avril 2023, Science.
DOI : 10.1126/science.abn2937

L’étude a été financée par le Conseil suédois de la recherche, la Fondation Knut et Alice Wallenberg, la Société suédoise du cancer, le Fonds suédois du cancer infantile, le National Institute of Mental Health, les Gladstone Institutes, le National Institute on Drug Abuse, University College Dublin ( UCD) Ad Astra Fellowship et l’Institut national de recherche sur le génome humain.