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Résilience de l'ADN : Aperçus sur les mutations du cancer

Une étude révèle comment l'ADN résiste aux mutations qui peuvent conduire au cancer.

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Le cancer se produit quand des cellules dans le corps commencent à se développer et à se diviser d'une manière pas normale. Cette croissance anormale peut être causée par des changements dans les cellules, appelés Mutations. Ces mutations peuvent se développer avec le temps et transformer des cellules saines en cellules cancéreuses. Les chercheurs veulent en savoir plus sur ces mutations pour comprendre pourquoi le cancer se forme et comment il progresse.

Les scientifiques étudient souvent les mutations pour voir comment elles contribuent au cancer. Cependant, ils négligent parfois comment notre ADN réagit à ces mutations. Notre ADN n'est pas juste une cible passive ; il peut changer et s'adapter au fil du temps pour résister aux effets des mutations.

Types de systèmes biologiques

Les organismes vivants peuvent répondre au stress de deux manières principales : en étant robustes ou en étant évolutifs. Les systèmes robustes peuvent supporter des changements dans leur environnement sans perdre leur fonction de base. Par exemple, notre corps maintient une température stable malgré les changements de temps dehors. D'un autre côté, les systèmes évolutifs peuvent changer au fil des générations, permettant aux espèces de s'adapter aux nouveaux environnements ou défis.

Le cancer est vu comme un système évolutif qui peut changer en réponse à l'environnement, tout comme certaines organismes s'adaptent et survivent dans des conditions changeantes. Savoir comment les cellules normales maintiennent la stabilité face aux mutations peut nous aider à comprendre pourquoi certaines personnes ont le cancer alors que d'autres non.

Étude des mutations

Les chercheurs ont mené de nombreuses études pour suivre les changements dans les cellules cancéreuses au fil du temps. Ils peuvent regarder l'ordre des mutations, mais ils passent souvent à côté des raisons globales derrière ces changements dans notre ADN entier. Pour obtenir de meilleures informations, les scientifiques ont développé des méthodes pour analyser le Génome entier et catégoriser les types de mutations impliquées. Cela permet aux chercheurs de voir des tendances sur la façon dont les mutations se produisent.

Une de ces méthodes examine l'ensemble de la séquence d'ADN à la fois pour comprendre comment différentes parties du génome réagissent aux mutations. Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé un outil de simulation pour enquêter sur la stabilité de différentes parties de notre ADN sous divers types de mutations.

L'outil de simulation

L'outil de simulation, Sinabro, a été conçu pour mesurer combien de stress une partie particulière de notre ADN peut supporter avant de changer la protéine qu'elle code. Grâce à cet outil, les scientifiques peuvent introduire une mutation à la fois et voir comment chacun des gènes se comporte.

Les chercheurs pensent que le génome humain a développé la capacité d'être fort contre de nombreux types de mutations. Dans leur étude, ils ont testé plus de 70 000 Protéines dans l'ADN humain pour mesurer leur résistance à différents types de mutations.

Résultats de l'étude

Les résultats ont révélé que notre ADN est particulièrement résilient face à un type spécifique de mutation causée par une protéine appelée APOBEC. Cette protéine aide à protéger les cellules contre les virus, mais elle peut aussi contribuer au cancer. Ils ont découvert que certaines parties de notre ADN peuvent supporter un nombre impressionnant de changements avant d'affecter la fonction globale de la protéine.

Fait intéressant, l'étude a également révélé que les gènes sont plus robustes contre certains types de mutations, notamment celles qui changent une seule base dans la séquence d'ADN. Les scientifiques ont découvert que l'arrangement des bases dans l'ADN influence la Robustesse d'une région contre des processus mutationnels spécifiques.

Comparaison avec d'autres espèces

Pour comprendre comment l'ADN humain se compare à celui d'autres animaux, les chercheurs ont examiné deux espèces de chauves-souris différentes. Les chauves-souris sont connues pour leurs longues durées de vie et se sont adaptées de manière remarquable pour se protéger contre les Cancers qui affectent souvent d'autres animaux. L'étude a révélé qu'une espèce de chauve-souris avait une plus grande résilience aux mutations par rapport aux humains et à une autre espèce de chauve-souris. Cela suggère que les chauves-souris ont évolué pour gérer efficacement les pressions des mutations.

Importance de la robustesse

La capacité de l'ADN à résister aux changements est cruciale pour la survie des organismes vivants. Bien que les mutations soient une partie naturelle de la vie, comprendre comment les organismes maintiennent la stabilité peut aider les scientifiques à développer de meilleurs traitements contre le cancer. L'étude montre que certains types de mutations sont plus dommageables que d'autres.

De plus, l'étude suggère que certaines parties de notre ADN sont mieux à même de gérer les mutations liées au cancer. Cette connaissance pourrait aider les chercheurs à trouver de nouvelles façons de protéger les cellules saines contre la transformation cancéreuse.

Conclusions clés et pistes futures

En résumé, cette étude éclaire la complexe relation entre les mutations et la résilience de l'ADN. En comprenant les schémas de réponse de l'ADN aux mutations, les chercheurs peuvent obtenir des informations précieuses sur le cancer et son développement.

La recherche ouvre de nouvelles possibilités pour étudier comment différentes espèces font face aux mutations et le rôle que le vieillissement joue dans la formation du cancer. Les résultats pourraient mener à des avancées dans les stratégies de prévention et de traitement du cancer, soulignant la nécessité d'une exploration plus approfondie dans ce domaine.

En examinant comment notre génome résiste au stress mutationnel, les scientifiques peuvent continuer à explorer la dynamique du cancer et les mécanismes qui le sous-tendent, contribuant ainsi à de meilleurs résultats de santé pour les personnes confrontées à cette maladie.

Source originale

Titre: Human and bats genome robustness under COSMIC mutational signatures

Résumé: Carcinogenesis is an evolutionary process, and mutations can fix the selected phenotypes in selective microenvironments. Both normal and neoplastic cells are robust to the mutational stressors in the microenvironment to the extent that secure their fitness. To test the robustness of genes under a range of mutagens, we developed a sequential mutation simulator, Sinabro, to simulate single base substitution under a given mutational process. Then, we developed a pipeline to measure the robustness of genes and cells under those mutagenesis processes. We discovered significant human genome robustness to the APOBEC mutational signature SBS2, which is associated with viral defense mechanisms and is implicated in cancer. Robustness evaluations across over 70,000 sequences against 41 signatures showed higher resilience under signatures predominantly causing C-to-T (G-to-A) mutations. Principal component analysis indicates the GC content at the codons wobble position significantly influences robustness, with increased resilience noted under transition mutations compared to transversions. Then, we tested our results in bats at extremes of the lifespan-to-mass relationship and found the long-lived bat is more robust to APOBEC than the short-lived one. By revealing robustness to APOBEC ranked highest in human (and bats with much more than number of APOBEC) genome, this work bolsters the key potential role of APOBECs in aging and cancer, as well as evolved countermeasures to this innate mutagenic process. It also provides the baseline of the human and bat genome robustness under mutational processes associated with aging and cancer. HighlightsO_LISinabro, the sequential mutation simulator, facilitates measuring the robustness of human protein-coding sequences under all COSMIC mutational signatures. C_LIO_LIRobustness under APOBEC mutational signatures showed the largest mean and standard deviation in the human genome. C_LIO_LIRobustness to mutational signatures analysis reveals the role of APOBECs is complementary to cancer in the evolvability of cancer cells in later stages. C_LIO_LIPrincipal component analysis indicates that the GC content at the codons wobble position significantly influences robustness. C_LIO_LIA long-lived bat (Myotis myotis) has higher robustness to APOBECs than a short-lived one (Molossus molossus) than humans. C_LI

Auteurs: Mehdi Damaghi, J.-H. Song, Y. Zeng, L. M. Davalos, T. MacCarthy, M. Larijani

Dernière mise à jour: 2024-09-13 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.05.611453

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.05.611453.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

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