Nouvelles techniques dans la recherche sur les protéines de levure

La levure de boulanger, connue sous le nom de Saccharomyces Cerevisiae, est un organisme super important en recherche biologique. C’est pas cher à cultiver, facile à manipuler et elle partage plein de gènes avec les humains. Du coup, c’est un choix prisé pour les scientifiques qui étudient comment fonctionnent les cellules. Les chercheurs utilisent des bibliothèques, ou collections de souches de levure génétiquement modifiées, pour examiner plein de gènes en même temps. Chaque souche de ces bibliothèques a un petit changement dans un gène, ce qui permet aux scientifiques d'étudier comment ce gène affecte la levure.

#Développement des bibliothèques de levure

Un des grands progrès en recherche sur la levure, c’est la création d’une bibliothèque de suppression appelée la bibliothèque Yeast Knock-Out (YKO). Dans cette bibliothèque, la plupart des gènes non essentiels ont été enlevés de la levure. Ça a vraiment aidé les scientifiques à faire plein de découvertes importantes sur le fonctionnement des cellules. En reliant des gènes spécifiques à leurs rôles dans la cellule, les chercheurs ont mieux compris comment les cellules opèrent. Par exemple, ils ont utilisé la bibliothèque YKO pour trouver des gènes qui aident à bien distribuer les mitochondries dans la cellule.

En plus de la bibliothèque YKO, il y a une bibliothèque qui utilise la Protéine fluorescente verte (GFP) pour visualiser les protéines dans des cellules vivantes. Cette bibliothèque GFP permet aux scientifiques de voir où sont les protéines et combien d'exemplaires de chaque protéine sont présents.

#Progrès dans la création de bibliothèques

Avant, créer ces bibliothèques prenait beaucoup de temps et coûtait cher. Mais maintenant, avec de nouvelles techniques comme les bibliothèques SWAp-Tag (SWAT), c’est devenu plus simple. Les bibliothèques SWAT permettent aux chercheurs de changer facilement des séquences génétiques, comme des étiquettes pour suivre les protéines. Malgré ça, beaucoup de gènes de levure restent mal compris, en partie parce que les outils existants peuvent rater des détails importants à cause des changements dans la cellule après modification des gènes.

Pour résoudre ces problèmes, les scientifiques ont développé des bibliothèques conditionnelles qui peuvent changer la quantité de certaines protéines présentes. Par exemple, un système permet aux chercheurs de désactiver un gène quand un certain composé est ajouté. Un autre système permet d'allumer ou d'éteindre des protéines en utilisant une hormone spécifique. Ces méthodes se concentrent principalement sur les gènes essentiels, souvent absents des bibliothèques knock-out. Cependant, ces techniques ont eu un succès mitigé, car elles échouent parfois à montrer des effets clairs.

#Nouvelles stratégies pour la réduction des protéines

Inspirés par l'idée que de nouvelles méthodes peuvent mener à des avancées scientifiques, les chercheurs ont décidé d'utiliser une nouvelle approche appelée le système Auxin Inducible Degron (AID). Ce système permet aux scientifiques de retirer rapidement et de manière réversible des protéines des cellules. Le système AID fonctionne en utilisant une version modifiée d'une hormone végétale pour déclencher la destruction de protéines spécifiques. C’est bénéfique parce que ça ne met pas trop de stress sur les cellules et ça peut s’adapter rapidement aux conditions changeantes.

Les chercheurs ont combiné ce système AID avec l’approche de la bibliothèque SWAT, créant une grande collection de souches de levure qui peuvent être utilisées pour étudier plusieurs protéines en même temps. En ajoutant une étiquette GFP aux protéines, les scientifiques peuvent voir où ces protéines se trouvent et si elles ont été correctement éliminées des cellules.

#Validation du nouveau système de bibliothèque

Pour s'assurer que le nouveau système fonctionne bien, les chercheurs l'ont testé par rapport à des études de levure connues. Ils ont pu confirmer la présence de protéines essentielles dans différentes conditions de croissance, soutenant l'efficacité de leur nouvelle méthode. Ils ont aussi trouvé des groupes de souches de levure qui avaient tous l'air similaires lorsqu'ils étaient traités avec le nouveau système de réduction des protéines, leur permettant de revisiter d'anciennes études de manière nouvelle.

#Création d'un large éventail d'options pour la réduction des protéines

Les chercheurs visaient à créer un système rapide et efficace pour retirer des protéines des cellules de levure. Leur approche incluait l’utilisation du système AID amélioré, qui permet un contrôle précis sur les niveaux de protéines. Ce nouveau système réduit le bruit de fond quand aucun produit chimique n'est présent, rendant encore plus facile pour les scientifiques de voir les changements qui se produisent quand une protéine est enlevée.

En mettant en œuvre ce système AID dans une grande collection de souches de levure, les chercheurs peuvent maintenant examiner comment la suppression de diverses protéines affecte la croissance et la fonction cellulaire. Cette bibliothèque se compose de plus de 5 000 souches qui peuvent être utilisées pour explorer davantage les processus cellulaires.

#Fonctionnement du nouveau système de bibliothèque

Pour confirmer l'exactitude de leur nouveau système, les chercheurs ont observé à quelle vitesse différentes protéines disparaissaient après avoir déclenché le processus de retrait des protéines. Ils ont utilisé à la fois l'imagerie fluorescente et des techniques de laboratoire traditionnelles pour s'assurer que la fluorescence de l'étiquette GFP correspondait aux niveaux des protéines enlevées. Cette approche a montré que le nouveau système est fiable pour suivre les niveaux de protéines.

#Collection complète de protéines déplétables

Avec leur nouveau système AID, les chercheurs ont établi une bibliothèque complète de souches de levure dont des protéines spécifiques peuvent être retirées sélectivement. Ils ont découvert que beaucoup de protéines répondent bien à ce nouveau système, confirmant qu'il peut être utilisé pour un large éventail de questions scientifiques. Le grand nombre de souches réactives de la nouvelle bibliothèque permet aux scientifiques d'explorer les fonctions des protéines plus en profondeur qu'auparavant.

#Investigation de l’essence des protéines

Pour tester combien leur nouvelle bibliothèque est efficace, les chercheurs ont examiné des protéines essentielles qui sont critiques pour la croissance de la levure. Ils ont cultivé leurs souches de levure sur différents types de sources alimentaires et mesuré comment les cellules poussaient avec et sans retrait de protéines. Certaines souches ont montré des défauts de croissance significatifs lorsqu certaines protéines étaient enlevées, permettant aux chercheurs d'identifier des protéines essentielles auparavant inconnues.

#Identification de nouveaux gènes essentiels

L’équipe de recherche a pu trouver de nouveaux gènes essentiels qui n'avaient pas été reconnus auparavant, élargissant ainsi notre connaissance de quelles protéines sont critiques pour la survie cellulaire. Ils ont découvert que beaucoup de ces protéines participaient à des processus importants comme le traitement de l'ARN et la biosynthèse des acides aminés. Cette recherche montre le potentiel de leur nouvelle bibliothèque pour découvrir des fonctions cachées de gènes.

#Aperçus sur la biologie mitochondriale

Les chercheurs ont aussi examiné comment leur bibliothèque pouvait aider à comprendre la fonction des mitochondries, les organites qui produisent de l'énergie dans les cellules. Ils ont étudié comment le retrait de protéines spécifiques affectait la forme et la distribution des mitochondries, découvrant que beaucoup de protéines connues étaient effectivement importantes pour ces processus. De plus, ils ont identifié un grand nombre de candidats auparavant non reconnus, élargissant la compréhension de la biologie mitochondriale.

#Révision du cycle de division cellulaire

Enfin, les chercheurs ont revisité les protéines impliquées dans le cycle de division cellulaire, qui avaient été identifiées dans des études antérieures. En utilisant leur nouvelle bibliothèque, ils ont découvert que beaucoup de souches avaient des problèmes de division cellulaire lorsque certaines protéines étaient retirées. Certaines souches mutants ont montré des schémas de croissance synchronisés, suggérant leur utilité pour examiner les subtilités du cycle cellulaire.

#Conclusion

En résumé, la bibliothèque C’ AID-GFP représente une avancée importante en recherche sur la levure, permettant aux scientifiques de dépléter systématiquement des protéines et d'évaluer leurs effets sur les processus cellulaires. En fournissant ces outils à la communauté scientifique, les chercheurs espèrent accélérer les découvertes en biologie de la levure et approfondir la compréhension de nombreux processus biologiques fondamentaux.