Incorporer des motifs dans les bactéries
L'élucidation des réseaux de régulation génétique (RRG) représente une entreprise complexe. Les RRG sont des modules naturels traitant les informations qui contrôlent les processus développementaux. Il est essentiel de comprendre comment l'information génétique est traduite pour induire la différenciation cellulaire et produire des conceptions spatiales spécifiques si l'on veut comprendre la formation de motifs chez des eucaryotes supérieurs. La production de couleurs spécifiques dépend des concentrations morphogéniques; le morphogène étant une molécule de signalisation. Par exemple, des concentrations élevées, moyennes ou faibles de morphogènes activent respectivement un gène de rayure bleu, blanc ou rouge. Les chercheurs du projet SYNTHSTRIPE («Synthetic gene regulatory networks for single-stripe gene expression») ont synthétisé les RRG pour créer des rayures et élucider les propriétés et la fonction des RRG. Dans le passé, les chercheurs ont établi des circuits génétiques à comportements prédéfinis au cas par cas. Pour développer des RRG à trois nœuds, les membres du projet ont combiné la modélisation avec les données expérimentales sur des profils de concentrations d'ARN messager pour chaque gène afin d'en élucider leur fonction. Ils ont dépassé toutes les limites et sont parvenus à concevoir des réseaux génétiques synthétiques formant des rayures. Plus spécifiquement, ils ont mis au point un prototype de matrice de réseau flexible capable d'établir différentes topologies de réseau. Dans ce sens, quatre réseaux incohérents en boucle à correction en aval ont été construits pour la formation de rayures. Les scientifiques se sont servi des polymérases ARN des phages T7 et SP6 servant d'activateurs et ont sélectionné des facteurs de transcription bactérienne comme répresseurs. Ainsi, les chercheurs ont pu contrôler la formation de rayures dans ces RRG synthétiques, mais également mettre en place une formation anti-rayure. Les résultats du projet ont montré que le développement d'un espace de conception de réseau unifié après une exploration détaillée des cartes génotype-phénotype est plus flexible et puissant qu'un RRG au cas par cas. Cette approche de biologie synthétique pourrait mettre en lumière de nombreux mystères concernant notre génome demeurant jusqu'à présent sans réponse. Les connaissances obtenues devraient se traduire dans une vaste gamme allant de la biotechnologie à la protection de l'environnement jusqu'à la biomédecine.
Mots‑clés
Biologie de synthèse, formation de rayures, réseaux de régulation génétique, morphogène, expression génique
