Qu'est-ce que la Translatomique ?

Introduction

Lorsqu'ils explorent l'interaction complexe entre les gènes et les protéines dans le contexte des maladies, du stress ou de tout phénomène biologique, les chercheurs se tournent souvent vers le transcriptome pour examiner les changements dans l'expression des gènes. L'objectif est d'identifier des gènes cruciaux qui pourraient influencer les variations phénotypiques, souvent complété par la protéomique pour découvrir les mécanismes potentiels de régulation de l'expression génique. Cependant, une question se pose fréquemment : pourquoi les changements dans l'expression de certains gènes, identifiés par l'analyse différentielle, ne correspondent-ils pas toujours aux niveaux de protéines correspondants ? Ces gènes sont-ils vraiment non-contributeurs ?

Quatre phases fondamentales de la traduction : initiation, élongation, terminaison et recyclage du ribosome. (Zhang et al., 2020)

Dans cet article, nous allons approfondir l'importance de comprendre la régulation translationnelle, un aspect souvent négligé du contrôle de l'expression génique. Nous explorerons comment la combinaison de transcriptomique, de protéomique et de translatomique peut fournir une compréhension plus complète de la régulation génique, éclairant cet élément critique mais souvent sous-estimé de la recherche biologique.

Régulation Translationnelle : Le Maillon Manquant

Au sein du dogme central de la biologie moléculaire, comprenant la synthèse d'ARN, la dégradation d'ARN, la synthèse de protéines et la dégradation de protéines, la régulation translationnelle se distingue comme le facteur prédominant. En fait, elle exerce une influence plus grande sur l'expression génique que la somme de tous les autres mécanismes régulateurs. Cela souligne son importance primordiale dans la gouvernance du réseau complexe de processus moléculaires au sein des organismes.

Les divergences notées précédemment, où les changements dans l'expression génique ne correspondent pas à l'expression protéique correspondante, proviennent souvent d'un manque d'attention à la régulation translationnelle. Pour aborder ces incertitudes et favoriser l'innovation dans la recherche sur la régulation génique, il est impératif de combler le fossé entre le transcriptome, le protéome et le translatome. Cette approche holistique facilite une étude complète de la régulation globale de la traduction et représente un concept novateur dans la recherche sur la régulation génique.

Dévoiler le Translatome avec Ribo-seq

Une des techniques les plus couramment utilisées pour le séquençage du translatome est le Ribo-seq (séquençage de profilage des ribosomes). Cette méthode implique l'utilisation d'enzymes d'ARN pour digérer l'ARN cellulaire, produisant des fragments d'ARN protégés par les ribosomes, connus sous le nom d'empreintes de ribosome (RFs), qui sont activement impliqués dans la traduction. Ces RFs, d'environ 30 nucléotides de long, sont ensuite isolés, séquencés en profondeur et analysés avec soin.

Veuillez lire l'article Profilage des Ribosomes : Définition, Applications, Principes et Flux de Travail pour plus d'informations.

Notre service Ribo-seq permet aux chercheurs d'explorer l'efficacité de la traduction à l'échelle du génome et de découvrir de nouvelles protéines et peptides courts. En intégrant les données du translatome avec celles du transcriptome et du protéome, on peut calculer l'efficacité de la traduction de l'ARN, évaluer l'impact de la traduction transitoire sur l'accumulation des protéines et découvrir des informations sur les mécanismes de régulation post-transcriptionnelle et translationnelle. Le séquençage du translatome fonctionne comme le pont crucial reliant les ARN et les protéines, permettant une analyse approfondie de la traduction des gènes à divers niveaux, régions et taux.

Flux de travail pour le profilage des ribosomes (Brar et Weissman 2015).

Au-delà du Translatome : Une Approche Multifacette

Le séquençage du translatome a d'abord gagné en importance grâce à des études sur la levure, s'étendant par la suite à de nombreuses espèces. Notamment, la recherche sur les animaux, avec un accent sur les humains et les souris, a dominé ce domaine, tandis que les investigations sur les plantes restent relativement rares. Cette disparité d'attention met en évidence le potentiel inexploité et les opportunités d'explorer la régulation translationnelle dans un éventail plus large d'organismes.

Conclusion

Comprendre l'ensemble du spectre de la régulation génique nécessite une exploration complète au-delà du transcriptome et du protéome. La translatomique, en particulier à travers le Ribo-seq, offre une voie prometteuse pour percer les mystères de la régulation de la traduction. En fusionnant les données du transcriptome, du protéome et du translatome, les chercheurs peuvent découvrir les mécanismes complexes de régulation post-transcriptionnelle et translationnelle qui gouvernent le monde dynamique de l'expression génique. À mesure que l'étude de la translatomique s'élargit, elle promet de faire progresser notre compréhension de l'interaction complexe entre les gènes et les protéines dans divers organismes, contribuant finalement à des découvertes révolutionnaires dans les sciences de la vie.

Références :

1. Zhang, Shuxia, et al. "Insights into translatomics in the nervous system." Frontiers in Genetics 11 (2020) : 599548.
2. Brar G A, Weissman J S. Le profilage des ribosomes révèle le quoi, le quand, le où et le comment de la synthèse des protéines. Nature reviews Molecular cell biology, 2015, 16(11) : 651-664.