Le rôle de Mymk dans le développement des muscles des tuniciers

Chez certains animaux, y compris les vertébrés et les tunicats, des cellules musculaires appelées myofibres se forment lorsque de plus petites cellules musculaires appelées Myoblastes fusionnent. Myomaker (Mymk) est une protéine clé qui aide ces myoblastes à fusionner et à former de plus grandes fibres musculaires. Des recherches montrent que Mymk est important pour le développement musculaire, non seulement chez les vertébrés mais aussi chez leurs proches parents, les tunicats.

Fait intéressant, le rôle de Mymk diffère entre ces deux groupes. Chez les vertébrés, Mymk se trouve dans tous les types de Muscles squelettiques, tandis que chez les tunicats, il n'est présent que dans des précurseurs musculaires spécifiques qui apparaissent après que l'animal soit passé d'une larve nageuse à une forme adulte stationnaire. Cette étude se concentre sur la compréhension de la régulation de Mymk pendant cette phase du cycle de vie des tunicats.

#Le rôle de MRF et Ebf dans l'expression de Mymk

Deux facteurs importants qui contrôlent l'expression de Mymk sont les facteurs de régulation myogénique (MRF) et le facteur précoce des cellules B (Ebf). Chez les vertébrés, les protéines MRF sont cruciales pour activer Mymk. Cependant, chez les tunicats, Ebf travaille avec MRF pour activer la transcription de Mymk. Dans des expériences de laboratoire, lorsque Ebf a été ajouté à des cellules de tunicats larvaires, il a pu activer l'expression de Mymk.

Chez les tunicats, le développement musculaire se déroule en deux phases : d'abord, il y a une étape larvaire nageuse, puis l'animal se fixe et commence à développer des muscles adultes. Les muscles larvaires diffèrent des muscles adultes et n'expriment pas Mymk ni ne fusionnent pour devenir des fibres plus grandes.

#Identifier comment Mymk est activé chez les tunicats

À cause de ces différences, les chercheurs ont cherché à comprendre comment Mymk est activé spécifiquement dans les muscles adultes des tunicats. Ils ont découvert que MRF est essentiel pour l'activation de Mymk, tout comme chez les vertébrés. Cependant, pour que Mymk soit exprimé dans les muscles adultes des tunicats, Ebf est également nécessaire avec MRF. Lorsque Ebf a été forcé dans d'autres parties du tunicat, il a pu activer l'expression de Mymk, même dans des endroits où cela ne se produirait généralement pas.

Pour comprendre comment MRF et Ebf travaillent ensemble, les scientifiques ont recherché les sites spécifiques dans le gène Mymk où ces facteurs se lient. Ils ont trouvé des sites de liaison probables pour MRF et Ebf dans la région du gène Mymk.

#Le rôle unique d'Ebf dans les muscles des tunicats

Dans ces études, Ebf s'est révélé être un facteur décisif pour exprimer Mymk chez les tunicats. Il active MRF et d'autres gènes spécifiques aux muscles adultes, suggérant qu'Ebf joue un rôle important dans la détermination des types musculaires chez les tunicats. Bien que MRF soit présent dans les muscles larvaires, il n'active pas Mymk dans ce contexte, montrant une distinction claire entre les fonctions de ces deux protéines.

#L'impact de CRISPR/Cas9 dans les études génétiques

Les chercheurs ont utilisé une technologie appelée CRISPR/Cas9 pour perturber le gène MRF chez les tunicats afin de voir si MRF est vraiment nécessaire pour l'expression de Mymk. Quand ils ont fait cela, la réduction de l'expression de Mymk a confirmé que MRF est effectivement crucial pour ce processus. Comme Ebf est nécessaire pour l'activation de MRF, ils ne pouvaient pas simplement éliminer Ebf pour étudier son rôle. Au lieu de cela, ils ont testé ce qui se passe lorsque Ebf et MRF sont tous deux présents dans les mêmes cellules.

Les résultats ont montré que lorsque Ebf et MRF sont amenés à travailler ensemble dans les cellules musculaires, ils activent efficacement l'expression de Mymk. Cette interaction suggère une dynamique de régulation complexe qui est différente de celle observée chez les vertébrés.

#Utiliser des protéines humaines chez les tunicats

Pour explorer si des protéines humaines pourraient jouer des rôles similaires, les chercheurs ont remplacé Ciona Ebf et MRF par leurs homologues humains, EBF3 et MYOD1. Les résultats ont été surprenants ; les protéines humaines ont pu travailler avec les myoblastes tunicates pour activer efficacement l'expression de Mymk, suggérant que ce qui compte, ce n'est pas l'origine des protéines mais leur capacité fonctionnelle à collaborer.

#Le rôle de MRF dans l'activation de MYMK dans les cellules humaines

D'autres expériences ont été menées où MRF de Ciona a été introduit dans des cellules musculaires humaines qui manquaient de MYOD1. Le MRF de Ciona a pu activer MYMK dans ces cellules humaines, prouvant qu'il peut fonctionner de manière similaire aux protéines humaines dans la promotion du développement musculaire.

#Effets sur la morphologie des myoblastes

Lorsque Ebf a été exprimé artificiellement dans des cellules musculaires larvaires, la morphologie de ces cellules a radicalement changé. Elles ont commencé à ressembler à des cellules musculaires adultes, montrant qu'Ebf aide non seulement à activer Mymk mais influence aussi le développement physique des cellules musculaires.

#Analyser les changements dans l'expression des gènes

Pour trouver d'autres gènes qui pourraient être affectés par l'interaction Ebf et MRF, les chercheurs ont effectué un séquençage de l'ARN. Ils ont découvert que de nombreux gènes associés au développement musculaire adulte étaient également up régulés lorsque Ebf était présent. Cela suggère que Mymk fait partie d'un plus grand réseau de gènes qui sont activés de manière coopérative par MRF et Ebf.

#Enquête sur les changements réglementaires dans Mymk

En analysant le promoteur de Mymk dans le contexte des espèces tunicates et vertébrés, les chercheurs ont identifié des sites de liaison à fort potentiel pour MRF et Ebf qui sont conservés. Cela signifie que les séquences où ces protéines se fixent au gène Mymk sont similaires à travers les espèces, laissant entrevoir des liens évolutifs.

#L'importance des répresseurs HES

À part les activateurs, une famille de protéines répresseurs appelée HES a également été étudiée. Ces répresseurs peuvent inhiber l'expression de Mymk et donc jouer un rôle dans la détermination de quand et où Mymk est actif. Cela souligne une régulation plus complexe du développement musculaire.

#Optimiser les sites de liaison pour l'activation génique

De plus, les chercheurs ont expérimenté en modifiant les sites de liaison dans la région du promoteur de Mymk pour voir comment différentes configurations pourraient affecter les niveaux d'expression. Ils ont découvert que l'optimisation de certains sites de liaison pouvait entraîner une augmentation de l'expression de Mymk dans les muscles larvaires, indiquant que les bons sites de liaison sont critiques pour l'activation génique.

#Conclusion

En résumé, cette recherche éclaire les mécanismes de régulation derrière le développement musculaire chez les tunicats. L'interaction entre MRF et Ebf est essentielle pour l'activation de Mymk, qui à son tour est crucial pour la fusion des cellules musculaires et la multinucleation. De plus, l'étude des éléments régulateurs cis, ainsi que l'interaction avec des répresseurs comme HES, démontre la complexité de la régulation génique dans le développement musculaire. Les futures études pourraient en révéler plus sur l'évolution de ces processus et comment ils diffèrent à travers les espèces.