Les applications de MeRIP-Seq dans l'étude des sites de modification des transcrits m6A

La modification de l'ARN était considérée comme de mineurs changements chimiques de la structure des acides nucléiques dans l'ARN (tel que l'ARNr, l'ARNt et l'ARNsno) durant la post-synthèse. Avec le développement des technologies de séquençage et l'accumulation des connaissances sur la modification de l'ARN, les chercheurs ont découvert que les modifications de l'ARN, réversibles et dynamiques modifications épigénétiques, sont omniprésents au niveau transcriptomique. La modification de l'ARN intervient dans tous les aspects des processus biologiques, y compris, mais sans s'y limiter, la décision de différenciation cellulaire, la décision sexuelle et la réponse au stress.

La modification m6A (N6-Méthyladénosine), une modification abondante dans l'ARN (à la fois l'ARNm et l'ARNnc) et l'ADN, est hautement conservée parmi différentes espèces. Elle est largement étudiée et a été confirmée dans certains virus et chez la plupart des eucaryotes, y compris les mammifères, les insectes, les plantes et les levures. On estime de manière conservatrice qu'il existe plus de 12 000 sites de modification m6A dans 7000 gènes humains, jouant un rôle clé dans la régulation de l'expression des gènes, en ce qui concerne la pluripotence des cellules souches et le reprogrammation des cellules somatiques, la détermination du sexe, le stress induit par les dommages à l'ADN par les UV, la spermatogenèse, l'homéostasie des cellules T, la neurogenèse centrale et l'électricité neuroélectrique. De plus, m6A pourrait également être impliqué dans la pathogénie, et des liens entre m6A et de nombreuses maladies ont été indiqués dans des rapports scientifiques.

Figure 1. La dynamique du méthylome m6A (Hoernes 2016)

Couplé à un séquençage à haut débit, séquençage par immunoprécipitation de l'ARN méthylé (MeRIP-Seq) concentre des fragments d'ARN hyperméthylés avec des anticorps anti-N6-méthyladénine et interprète la distribution de la méthylation, la fonction et les caractéristiques associées de m6A au sein du transcriptome complet. Il analyse les différences des motifs de modification de la méthylation de l'ARN entre différentes cellules, tissus et autres échantillons, et aide à résoudre des problèmes biologiques tels que la différenciation cellulaire, le développement biologique, l'apparition et le développement de maladies, etc.

Figure 2. Fonctions moléculaires diverses de m6A (Yang 2018)

Régulation de l'expression génique

L'interaction entre m6A et ncRNA est l'un des points chauds de la recherche. Les ncRNA les plus largement étudiés incluent les microARN (miARN), les lncARN et les circARN. Par exemple, METTL3 agit en régulant la reconnaissance des pri-miARN ;

La modification m6A dans la structure de l'anneau de tige de l'lncRNA MALAT1 est impliquée dans la régulation de la synthèse du pré-mRNA ; la modification m6A dans le circRNA est impliquée dans le codage des protéines ; la modification m6A liée à ALKBH5 dans l'lncRNA FOXM1-AS régule la prolifération des cellules cancéreuses…

Régulation de la fonction biologique

Il a été constaté que m6A joue un rôle important dans la détermination du sexe, l'élimination de l'ARNm maternel, la spermatogenèse, le développement neural et d'autres fonctions biologiques. Par exemple, l'ARNm et la modification des histones interagissent pour réguler l'auto-renouvellement et la différenciation des cellules souches neurales, ce qui pourrait conduire au développement de thérapies par cellules souches et de thérapies ciblées par gènes pour les maladies neurologiques.

Régulation de la réplication virale

Les modifications m6A sont importantes dans le développement des maladies, en particulier celles causées par des virus pathogènes. Les modifications m6A régulent l'expression des gènes liés aux virus, affectant ainsi la réplication et l'infection virales. Pour certains virus, l'ARN viral est modifié par m6A à des degrés divers. De plus, les modifications m6A jouent des rôles différents dans la pathogénèse selon les types de virus. Par conséquent, étudier la fonction biologique de m6A dans différents virus est d'une grande importance pour comprendre le mécanisme pathogène de ces virus.

Anomalies et maladies de modification

Le changement du niveau d'expression de l'm6A est impliqué dans le processus pathologique de nombreuses maladies. Les chercheurs ont étudié les cibles d'effet et les rôles régulateurs de l'm6A dans divers tumeurs, et ont découvert que l'm6A affecte la prolifération, la différenciation, l'invasion et la métastase. Par exemple, FTO montre des effets antitumoraux dans la leucémie myéloïde aiguë (LMA) et les tumeurs cérébrales ; ALKBH5 joue un rôle dans la promotion de la croissance tumorale dans le cancer du sein ; METTL3 et METTL14 peuvent être pro-tumoraux dans la LMA en régulant la différenciation myéloïde.

Références :

1. Yang Y ; et al. Décoration m6A transcriptomique dynamique : écrivains, effaceurs, lecteurs et fonctions dans le métabolisme de l'ARN. Recherche cellulaire2018, 28(6) : 616-24.
2. Hoernes T, Erlacher M. Traduire l'épitrancriptome. Wiley revues interdisciplinaires RNA. 2016, 8.