Informatique génomique sur Aspergillus wentii

L'Aspergillus, c'est un groupe de champignons super connus pour leur rôle en médecine et dans l'industrie. Certaines espèces se trouvent presque partout dans la nature. Ils ont plusieurs fonctions, comme décomposer la matière organique morte, provoquer des maladies chez les plantes et les animaux, et former des relations bénéfiques avec d'autres êtres vivants. Grâce à leur capacité à produire divers composés, y compris des toxines dangereuses et des médicaments utiles, les scientifiques étudient ces champignons à fond.

Une des espèces, l'Aspergillus wentii, produit plein de composés qui ont une activité biologique. On a découvert qu'il produit 97 substances différentes, dont des composés appelés terpènes, qui peuvent être utilisés en médecine. Certains de ces composés, comme la lovastatine, peuvent aider à réduire le cholestérol. Au cours des quarante dernières années, les produits naturels issus des organismes vivants ont beaucoup contribué au développement de médicaments à petites molécules approuvés pour un usage médical, surtout pour traiter le cancer et les infections bactériennes.

#Importance du séquençage du génome

Pour mieux comprendre comment ces composés bioactifs sont fabriqués, les scientifiques ont besoin de séquencer les Génomes de ces champignons. Un génome, c'est l'ensemble complet du matériel génétique d'un organisme. En 2017, des chercheurs ont publié le séquençage du génome de l'Aspergillus wentii CBS 141173, mais ça a été fait avec une méthode qui ne donnait que des morceaux courts du génome.

Dans cette étude, le but était d'explorer le génome de l'Aspergillus wentii plus en détail. Ce champignon se trouve dans divers environnements, comme le sol et l'eau, et est connu pour produire de petites molécules avec des applications médicales potentielles. L'accent a été mis sur un groupe spécifique de composés appelés dilactones norditerpénoïdes, qui incluent des substances connues pour avoir des propriétés anti-cancer.

#Méthodes

#Souche fongique

La souche d'Aspergillus wentii a été obtenue d'un centre de biodiversité fongique. Elle a été cultivée dans un milieu riche en nutriments sur des plaques d'agar spécifiques.

#Extraction de l'ADN et de l'ARN génomiques

L'ADN a été extrait du champignon en le cultivant dans une culture liquide et en utilisant des méthodes physiques pour casser les cellules. L'ARN, qui aide à comprendre l'expression génétique, a aussi été extrait du champignon à deux stades de croissance différents.

#Séquençage et assemblage du génome

L'ADN a été séquencé en utilisant une technologie appelée Oxford Nanopore Technology, qui fournit de longues lectures de l'ADN. Cette méthode permet un meilleur assemblage du génome parce qu'elle aide à relier les morceaux d'ADN plus courts de manière plus efficace.

#Annotation du génome

Une fois le génome assemblé, les chercheurs l'ont annoté, c'est-à-dire qu'ils ont décrit les fonctions des gènes présents. Ils ont utilisé des données de séquençage de l'ARN du champignon pour aider à identifier ces fonctions plus précisément.

#Résultats

#Caractéristiques du génome

La taille finale du génome de l'Aspergillus wentii a été trouvée à 31,2 mégabases, ce qui est cohérent avec d'autres champignons apparentés. Un total de 12 925 gènes ont été prédits à partir du génome. Les chercheurs ont souligné qu'une grande partie de ces gènes est liée à la production de métabolites secondaires, des composés que les champignons produisent, qui ne sont pas nécessaires à leur survie basique mais qui peuvent avoir des effets biologiques significatifs.

#Agrégats de gènes biosynthétiques

Les chercheurs ont cherché des régions du génome connues pour produire ces métabolites secondaires, appelées agrégats de gènes biosynthétiques (BGCs). Au total, 66 BGCs ont été identifiées, dont beaucoup peuvent produire des terpènes, qui sont précieux en médecine.

#Analyse des métabolites

En utilisant des techniques avancées, les chercheurs ont analysé les extraits du champignon pour identifier les composés produits. Une découverte significative a été l'identification d'un composé appelé asperolide A, qui a montré un potentiel anti-cancer. Ce composé a été confirmé comme étant fabriqué par le champignon durant l'étude.

#Synthases de terpènes

Les synthases de terpènes sont des enzymes importantes qui aident à créer des composés terpénoïdes. Les chercheurs ont identifié plusieurs gènes de synthase de terpène dans le génome de l'Aspergillus wentii. Certains de ces gènes ont été observés comme étant exprimés plus que d'autres, ce qui suggère qu'ils jouent un rôle clé dans la production de terpènes dans des conditions spécifiques.

#Expression des gènes

Dans leur analyse, les chercheurs ont trouvé que tous les gènes de synthase de terpène n'étaient pas actifs en même temps, ce qui indique que des facteurs environnementaux pourraient influencer quels composés le champignon produit.

#Analyse phylogénétique

Pour comprendre comment les synthases de terpène de l'Aspergillus wentii sont liées à celles d'autres champignons, les chercheurs ont réalisé une analyse phylogénétique. Cette analyse a montré un groupe diversifié de synthases de terpène, indiquant qu'il existe une variété de composés terpénoïdes potentiels qui pourraient être produits.

#Conclusion

L'étude a fourni des insights importants sur le génome et le potentiel de production de composés bioactifs dans l'Aspergillus wentii. En séquençant et annotant le génome, les chercheurs ont préparé le terrain pour de futures études visant à comprendre les voies par lesquelles ces champignons produisent des composés médicaux précieux. L'identification de composants comme l'asperolide A souligne le potentiel de ces champignons dans le développement de médicaments.

Dans les travaux futurs, les chercheurs prévoient d'utiliser diverses techniques pour manipuler les gènes impliqués dans la production de ces composés précieux. En faisant cela, ils espèrent augmenter le rendement de métabolites spécifiques ou même produire de nouveaux composés avec un potentiel thérapeutique.

Cette recherche illustre l'importance de comprendre la génétique fongique dans la quête de nouveaux médicaments et met en évidence la riche ressource que représentent les champignons pour les applications biotechnologiques. Avec les avancées continues dans la technologie de séquençage et les méthodes analytiques, le potentiel de découverte de nouveaux composés bioactifs reste vaste.