Nouvelles idées sur la modification m6Am dans l'ARNm

Les nucléotides modifiés jouent un rôle crucial dans le fonctionnement de l'ARNm, la molécule qui transporte l'information génétique pour fabriquer des protéines dans les cellules. L'un des nucléotides modifiés les plus courants dans l'ARNm s'appelle m6Am (N6,2’-O-diméthyladénosine). Cette modification spéciale se trouve au tout début de l'ARNm, connu comme le nucléotide de début de transcription (TSN). Le TSN correspond à une position dans l'ADN où la transcription commence.

Quand un gène est transcrit en ARNm, le TSN reçoit généralement une modification appelée modification 2’-O-méthyl. Cette altération est ajoutée par une enzyme connue sous le nom de CMTR1. Si le TSN est une adénosine, une modification supplémentaire peut intervenir quand une autre enzyme appelée PCIF1 ajoute un groupe méthyle, ce qui donne m6Am.

Des recherches ont montré que m6Am est important pour le fonctionnement des cellules. Par exemple, les cellules normales ne semblent pas croître plus lentement quand elles manquent de PCIF1. Cependant, en cas de stress oxydatif, un manque de PCIF1 peut entraver la croissance cellulaire. Dans les cellules cancéreuses, surtout pendant certains traitements, l'absence de PCIF1 peut entraîner des taux de mortalité cellulaire plus élevés. De plus, lors d'infections virales, la déplétion de PCIF1 peut augmenter la réplication du VIH et affecter d'autres virus.

Étant donné l'importance de m6Am, les scientifiques ont cherché à identifier et à étudier les ARNm qui contiennent cette modification. Des études initiales ont indiqué que les ARNm peuvent exister sous forme m6Am ou sous une forme non modifiée appelée Am (2’-O-méthyladénosine), Am étant plus courant. Pour identifier les gènes modifiés par m6Am, plusieurs méthodes ont été développées au fil des ans. Cependant, malgré de nombreuses études cartographiant ces modifications à travers divers transcrits, l'impact précis de m6Am sur l'ARNm reste flou.

#Le défi de comprendre m6Am

Un des principaux défis pour comprendre m6Am est lié à la façon dont les gènes ont été caractérisés. Les études de cartographie précédentes ont traité m6Am comme s'il fonctionnait comme d'autres nucléotides modifiés situés dans l'ARNm. Cependant, m6Am, étant au tout début du transcrit, est influencé par les différentes façons dont un gène peut être exprimé, menant à divers isoformes de transcrit qui commencent à différents points. Cela signifie que beaucoup de gènes n'ont pas un seul nucléotide de départ, rendant difficile l'attribution d'un statut de modification spécifique basé sur des études antérieures.

De plus, ces études ont catégorisé chaque gène comme ayant ou non m6Am. Cette classification binaire ne prend pas en compte la possibilité que certains transcrits puissent avoir des niveaux variés de m6Am, certains contenant m6Am tandis que d'autres contiennent Am. Ce manque de nuance peut mener à des conclusions incorrectes sur le rôle de m6Am.

Il est aussi à noter que m6Am est présent dans les petits ARN nucléaires (snARN), qui sont impliqués dans le processus d'épissage. Au départ, on pensait que la plupart des snARN commençaient par Am. Cependant, des études ultérieures ont révélé qu'un nombre significatif de ces snARN contiennent aussi m6Am, qui est ensuite déméthylé en Am par une autre enzyme appelée FTO.

#CROWN-seq : Une nouvelle méthode pour cartographier m6Am

Pour mieux comprendre la distribution et l'impact de m6Am, les chercheurs ont développé une nouvelle méthode appelée CROWN-seq. Cette technique permet aux scientifiques de cartographier avec précision les TSNs de tous les isoformes de transcrit 5’ et de quantifier les niveaux de m6Am présents à ces sites.

CROWN-seq est unique parce qu'elle enrichit les signaux des TSNs en analysant sélectivement les extrémités de l'ARNm. Lors de CROWN-seq, un traitement chimique convertit Am en une autre forme, permettant aux chercheurs de déterminer si le TSN est modifié en m6Am ou reste Am. Cela se fait en séparant les transcrits coiffés par m7G et en quantifiant les niveaux de m6Am présents à chaque site de départ à travers divers types cellulaires.

Les résultats de CROWN-seq ont révélé une diversité significative de TSN parmi les gènes, montrant que beaucoup de gènes ne peuvent pas être caractérisés avec précision par un seul nucléotide de début de transcription. La recherche a démontré que presque tous les isoformes de transcrit initiés par A ont une haute stoechiométrie de m6Am, ce qui signifie que m6Am est la forme prédominante au début des transcriptions dans ces cas.

#Découvertes sur la distribution et les niveaux de m6Am

La méthode CROWN-seq a identifié un total de 219 195 TSNs, dont 92 278 ont été identifiés comme des A-TSNs à travers plusieurs lignées cellulaires humaines. Cette cartographie extensive indique la haute prévalence de m6Am dans l'ARNm, contrastant avec les hypothèses antérieures basées sur des méthodes moins précises.

Les données suggèrent que m6Am est largement associé à des niveaux plus élevés d'expression génique, avec des transcrits qui s'initient avec m6Am apparaissant plus fréquemment que précédemment reconnu. Les effets de niveaux variables de m6Am étaient notablement différents à travers divers mécanismes de transcription. Spécifiquement, certains motifs dans les régions promotrices des gènes ont été corrélés avec les niveaux de m6Am, suggérant que la présence de m6Am pourrait améliorer la transcription.

#La relation entre m6Am et la transcription

Une des révélations intéressantes de la recherche est le lien direct entre m6Am et l'activité transcriptionnelle. Une haute stoechiométrie de m6Am dans les transcrits était généralement liée à des niveaux d'expression génique accrus. Cette relation soulève des questions sur la manière dont m6Am agit comme un facteur stabilisant dans les ARNm ou s'il a un rôle distinct dans le processus d'initiation de transcription.

L'étude a trouvé que les A-TSNs avec des niveaux plus élevés de m6Am ont connu une baisse significative de l'expression quand l'enzyme PCIF1 a été supprimée. En revanche, les A-TSNs avec des niveaux plus bas de m6Am ont montré des changements minimes dans l'expression. Cela suggère une dépendance potentielle à m6Am pour les mécanismes de transcription qui engagent des motifs promoteurs spécifiques.

#Observations dans divers types cellulaires

Les chercheurs ont aussi examiné la stoechiométrie de m6Am à travers neuf lignées cellulaires différentes, observant des niveaux élevés partout. Bien que l'expression de PCIF1 ait été corrélée avec les niveaux de m6Am dans une certaine mesure, même les lignées cellulaires avec une faible expression de PCIF1 ont montré une haute stoechiométrie de m6Am. Cette observation indique que des facteurs autres que PCIF1 pourraient contribuer à la régulation de m6Am dans l'ARNm.

En plus des ARNm, CROWN-seq a aussi quantifié les niveaux de m6Am dans snRNA et snoRNA. Étonnamment, les résultats ont montré que les snARN avaient un profil différent de modifications m6Am, avec généralement des niveaux plus bas et plus de variabilité à travers différentes lignées cellulaires par rapport à l'ARNm.

#Le rôle de FTO dans la régulation de m6Am

Les résultats mettent en avant le rôle de FTO, une enzyme qui déméthyle m6Am, dans le contrôle des niveaux de m6Am dans les snARN et snoARN. La recherche a indiqué que l'expression de FTO était négativement corrélée avec les niveaux de m6Am, ce qui signifie que des niveaux plus élevés de FTO entraînaient des niveaux plus bas de m6Am. Lorsque FTO a été supprimé, les niveaux de m6Am dans les snARN ont considérablement augmenté, montrant que FTO est un régulateur majeur.

Bien que FTO joue un rôle critique dans snRNA, son effet sur m6Am dans l'ARNm était minime, suggérant que m6Am pourrait être régulé par des mécanismes différents dans ces deux types d'ARN.

#Conclusion : Une nouvelle perspective sur m6Am dans l'ARNm

L'introduction de CROWN-seq a fourni une vue plus claire du paysage m6Am dans l'ARNm. Les études précédentes se sont largement appuyées sur l'idée que les gènes pouvaient être représentés par un seul TSN, menant à des inexactitudes potentielles dans la cartographie de m6Am. CROWN-seq aborde ces problèmes en cartographiant tous les sites de départ et en mesurant les niveaux de m6Am de manière quantitative.

La recherche souligne l'importance de m6Am dans l'initiation de transcription plutôt que dans la stabilité. La corrélation de m6Am avec une augmentation de l'abondance des transcrits suggère qu'il pourrait servir des rôles régulateurs spécifiques associés à des mécanismes de transcription guidés par la séquence du promoteur de base.

À l'avenir, d'autres études sont nécessaires pour explorer pleinement les fonctions de m6Am et ses interactions avec diverses voies cellulaires, y compris comment cela pourrait influencer la fonction des snARN et snoARN. La relation entre m6Am et l'initiation de transcription pourrait avoir des implications profondes pour notre compréhension de la régulation et de l'expression génique dans toutes les cellules.