Percer le mystère : de nouveaux gènes surgissent des profondeurs de l’ADN

Des scientifiques de l’Université d’Helsinki ont résolu l’énigme entourant l’origine des petits gènes régulateurs. Ces gènes, appelés gènes microARN, jouent un rôle crucial dans la coordination des actions des gènes classiques dans les organismes vivants. Les chercheurs ont décrit un mécanisme qui crée des palindromes d’ADN qui, dans de bonnes circonstances, évoluent en gènes microARN.

Le génome humain comprend environ 20 000 gènes responsables de la construction des protéines. Parmi ceux-ci, une myriade de gènes régulateurs, y compris les plus petites molécules de microARN mesurant seulement 22 paires de bases de longueur, orchestrent la danse complexe de l’expression des gènes.

Bien que le nombre de gènes reste relativement constant, de nouveaux gènes apparaissent occasionnellement au cours de l’évolution, laissant perplexes les scientifiques longtemps fascinés par la genèse de ces merveilles génétiques.

Toutes les molécules d’ARN nécessitent des séries palindromiques de bases qui verrouillent la molécule dans sa conformation fonctionnelle. Cependant, les chances que des mutations de bases aléatoires forment progressivement ces séquences palindromiques sont extrêmement minces, même pour les gènes de microARN les plus simples, laissant les chercheurs perplexes quant à leur origine.

Entrez les experts de l’Institut de biotechnologie de l’Université d’Helsinki, en Finlande. Dans le cadre d’un projet financé par l’Académie de Finlande, ils se sont lancés dans un voyage visant à découvrir les secrets cachés des erreurs de réplication de l’ADN.

Le chercheur principal Ari Löytynoja a comparé la réplication de l’ADN au typage, déclarant : « L’ADN est copié une base à la fois, et généralement les mutations sont des bases uniques erronées, comme des erreurs de frappe sur le clavier d’un ordinateur portable. Nous avons étudié un mécanisme créant des erreurs plus importantes, comme la copie. coller du texte à partir d’un autre contexte. Nous étions particulièrement intéressés par les cas où le texte était copié à l’envers afin de créer un palindrome.

L’étude, récemment publiée dans PNAS, a révélé que les erreurs de réplication de l’ADN pouvaient parfois être bénéfiques. Les chercheurs ont observé un lien avec la structure des molécules d’ARN, en particulier les structures en épingle à cheveux formées par l’appariement de palindromes adjacents.

Les gènes des microARN, avec leur structure simple et leur exigence de pliage en épingle à cheveux pour un bon fonctionnement, sont devenus le point central de l’étude. Pour obtenir de plus amples informations, les chercheurs ont développé un algorithme informatique personnalisé pour modéliser l’histoire des gènes.

Le chercheur postdoctoral Heli Mönttinen explique : « Le génome complet de dizaines de primates et de mammifères est connu. Une comparaison de leurs génomes révèle quelles espèces possèdent la paire de palindromes de microARN et lesquelles en sont dépourvues. Avec une modélisation détaillée de l’histoire, nous avons pu voir que des palindromes entiers sont créés par des événements de mutation uniques.

En se concentrant sur les humains et d’autres primates, les chercheurs ont démontré que ce mécanisme nouvellement découvert explique au moins 25 % des nouveaux gènes de microARN. Il est encourageant de constater que des cas similaires ont été découverts dans d’autres lignées évolutives, ce qui suggère que ce mécanisme d’origine est universel.

Les implications de cette recherche vont bien au-delà du domaine de la génétique. La facilité avec laquelle les gènes de microARN peuvent surgir de « rien » en apparence a le potentiel d’avoir un impact sur la santé humaine et d’approfondir notre compréhension des principes fondamentaux de la vie biologique.

Heli Mönttinen souligne l’importance de ces travaux en déclarant : “L’émergence de nouveaux gènes à partir de rien a fasciné les chercheurs. Nous disposons désormais d’un modèle élégant pour l’évolution des gènes d’ARN.”

Bien que l’étude se soit concentrée sur de petits gènes régulateurs, les chercheurs pensent que les résultats peuvent être extrapolés à d’autres gènes et molécules d’ARN. Le nouveau mécanisme, combiné à la sélection naturelle, pourrait ouvrir la voie à la création de structures et de fonctions d’ARN plus complexes.