Séquençage d'ARN dual : Définition et principe, flux de travail et applications

Qu'est-ce que le séquençage d'ARN dual ?

Comprendre comment un pathogène induit une maladie nécessite de connaître quels gènes sont exprimés et comment ils sont régulés pendant l'infection. Le séquençage d'ARN a été utilisé de manière routinière pour analyser l'expression génique des pathogènes microbiens. En plus du séquençage standard de l'ARNm, de nouvelles méthodes émergent basées sur le RNA-seq, cartographiant les réseaux post-transcriptionnels contrôlés par de petits ARN et découvrant les protéines liant l'ARN associées au pathogène lui-même. Le séquençage d'ARN dual est l'une des nouvelles technologies de RNA-seq. Il met en lumière la transcriptomique simultanée dans les interactions hôte-pathogène et est particulièrement adapté pour étudier les mécanismes moléculaires des interactions entre hôtes et pathogènes. Le séquençage d'ARN dual ne nécessite pas de sondes spécifiques à une espèce préconçues et permet la détection de transcrits à faibles abondances de manière sensible. De plus, il permet l'analyse de transcrits spécifiques pour le pathogène et l'hôte dans des échantillons mixtes provenant d'au moins deux espèces, révélant le rôle de l'ARN non codant dans le processus d'infection. La corrélation entre l'activité génique microbienne et les réactions spécifiques de l'hôte peut également être clarifiée. Le séquençage d'ARN dual peut faciliter les études dans divers domaines, y compris la pathologie et le traitement des maladies.

Le flux de travail du séquençage d'ARN dual

Dual RNA-Seq est l'analyse transcriptomique parallèle des pathogènes bactériens et de leurs cellules hôtes eucaryotes, ce qui implique généralement un flux de travail typique comprenant l'extraction d'ARN, l'épuisement de l'ARNr, la préparation de la bibliothèque, le séquençage, et les analyses et interprétations des données. Parallèlement, les procédures d'analyse des données comprennent le prétraitement, l'alignement, et d'autres analyses avancées en aval telles que l'épissage alternatif et non linéaire, l'expression différentielle, les analyses épigénétiques, qui délivrent finalement un résultat couvrant des rapports de qualité, des calculs et des prédictions pour de nouveaux transcrits, des probabilités de transcrits exprimés différemment et des caractérisations de transcrits.

Comme les méthodologies transcriptomiques conventionnelles, le séquençage d'ARN dual implique la quantification, le dépistage des différences, l'annotation des voies, la construction de réseaux, etc. En ce qui concerne la première partie du processus, le génome de référence correspondant est nécessaire pour les analyses bioinformatiques suivantes.

Applications

Le séquençage d'ARN dual aborde l'interaction entre les pathogènes et leurs hôtes, où l'ARN total est extrait des cellules infectées. Le séquençage et les analyses des ARN d'intérêt provenant des pathogènes bactériens et des cellules infectées peuvent être réalisés simultanément, tandis que les lectures de séquençage mixtes sont attribuées à leurs génomes d'origine. Le séquençage d'ARN dual repose sur l'amélioration de la construction de bibliothèques et de la technologie de séquençage. Il peut faciliter la séparation des recherches dans plusieurs directions, y compris mais sans s'y limiter :

• Variations des niveaux d'expression génique de l'hôte et du pathogène
• Étude des sRNA liés à l'infection, de l'ARN mitochondrial, etc.
• Étude approfondie des ARN non codants liés aux voies de signalisation
• Étude des différences entre les pathogènes sauvages et mutants via la génomique comparative
• Découverte du mécanisme d'interaction entre/ parmi les espèces en étudiant les relations de régulation génique
• Étude du réseau régulateur, du mécanisme pathogène pendant l'infection, et du mécanisme de résistance de l'hôte dans le processus d'interaction hôte-pathogène
• Étude des relations évolutives entre les pathogènes de différentes espèces, et découverte ultérieure de la sélection positive basée sur des gènes homologues

Références :

1. Westermann A; et al. Résolution des interactions hôte-pathogène par séquençage d'ARN dual. PLOS Pathogens. 2017, 13.
2. Marsh JW; et al. Une méthodologie de laboratoire pour le séquençage d'ARN dual des bactéries et de leurs cellules hôtes in vitro. Frontiers in microbiology. 2017, 8.