Gene model for the ortholog of DENR in Drosophila grimshawi

Imaginez le corps humain comme une ville bouillonnante où chaque cellule est un travailleur. Pour que la ville fonctionne, ces travailleurs ont besoin d'instructions pour savoir quand grandir, quand se diviser et quand s'arrêter. L'un des ensembles d'instructions les plus importants provient d'un « gestionnaire » appelé la voie de signalisation de l'insuline/du facteur de croissance analogue à l'insuline, ou IIS pour faire court. Considérez l'IIS comme le principal réseau de communication de la ville qui dit aux cellules : « Hé, nous avons beaucoup de nourriture, donc il est sûr de grandir ! » Mais pour que ce message passe clairement, les cellules ont besoin d'un outil spécifique pour aider à traduire le signal. Dans le monde de la mouche du vinaigre, il existe une protéine appelée DENR qui agit comme un traducteur spécialisé ou un amplificateur de signal pour ce message. Si cet outil manque, les cellules sont confuses, cessent de croître correctement et la mouche ne peut pas terminer son développement.

Les scientifiques sont toujours curieux de savoir comment ces instructions et ces outils changent au fil de l'évolution des espèces. Tout comme une recette peut être légèrement modifiée lorsqu'un chef s'installe dans un nouveau pays, les gènes qui construisent ces protéines changent légèrement à mesure que les mouches évoluent en différentes espèces. Pour comprendre comment la vie s'adapte, les chercheurs doivent trouver le « plan » exact de ces gènes dans différents types de mouches. Cependant, trouver ces plans dans des espèces sauvages et non célèbres, c'est comme essayer d'assembler un puzzle quand l'image sur la boîte est floue. Vous devez assembler soigneusement les indices à partir des séquences d'ADN et des données d'ARN pour dessiner une image claire de ce à quoi le gène ressemble réellement. C'est exactement ce qu'une équipe de chercheurs de premier cycle s'est proposé de faire pour un type spécifique de mouche de la Saint loup d'Hawaï.

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La mission du papier : Cartographier le plan

Ce document est essentiellement une carte détaillée et un manuel d'instructions pour un gène spécifique appelé DENR chez une espèce de mouche du vinaigre connue sous le nom de Drosophila grimshawi. Bien que les scientifiques sachent déjà à quoi ressemble ce gène chez la mouche du vinaigre commune (Drosophila melanogaster), ils n'avaient pas de plan clair et vérifié pour celui-ci chez D. grimshawi, une espèce présente dans les forêts tropicales de haute altitude d'Hawaï. Sans une carte claire, il est impossible d'étudier comment ce gène a changé au fil du temps ou comment il fonctionne dans cette mouche spécifique.

L'équipe, un groupe d'étudiants travaillant avec le Genomics Education Partnership, a utilisé un mélange d'outils informatiques et de travail de détective manuel pour construire ce modèle de gène. Ils ont commencé par examiner l'assemblage du génome de D. grimshawi (une version numérique de l'ADN de la mouche) et ont utilisé un outil de recherche appelé BLAST pour trouver le gène DENR. Ils ont trouvé un emplacement candidat sur un morceau d'ADN appelé scaffold_15203. Pour confirmer qu'il s'agissait du bon gène, ils ont vérifié le « voisinage ». Chez la mouche commune, le gène DENR se situe entre des gènes voisins spécifiques. Les chercheurs ont constaté que dans D. grimshawi, les mêmes voisins étaient présents, comme si l'on trouvait les mêmes maisons dans une rue même si les panneaux de signalisation avaient changé. Cette « synténie » (similitude de voisinage) leur a donné une grande confiance quant au fait qu'ils avaient trouvé le bon gène.

Ce qu'ils ont trouvé

Une fois le gène localisé, l'équipe a construit un modèle détaillé de son fonctionnement. Ils ont découvert que le gction gène DENR chez D. grimshawi possède deux versions, ou « isoformes », appelées DENR-PA et DENR-PB. Curieusement, ces deux versions sont identiques l'une à l'autre et sont composées de trois parties codantes de protéines (exons). Cela correspond à la structure trouvée chez la mouche commune, suggérant que cette partie du plan génétique a été conservée, ou maintenue identique, à travers l'évolution.

Lorsqu'ils ont comparé la séquence protéique de la DENR de D. grimshawi à celle de la mouche commune, ils ont trouvé une correspondance de 89,4 % au niveau protéique. Bien qu'il y ait eu de petites différences au tout début et à la fin de la protéine, le cœur de la protéine est resté très similaire en structure et en propriétés chimiques. Cela suggère que, même si les mouches sont des espèces différentes, l'outil qu'elles utilisent pour traduire les signaux d'insuline n'a pas beaucoup changé.

Comment ils l'ont fait

Les chercheurs n'ont pas seulement deviné ; ils ont utilisé beaucoup de preuves pour dessiner leur carte. Ils ont examiné les données RNA-Seq, qui sont comme une photographie des gènes qui sont réellement « lus » par la cellule. Ils ont également comparé les protéines de la mouche à des protéines connues d'autres espèces en utilisant des outils d'alignement informatique. Le résultat est un modèle de gène de haute qualité, documenté manuellement, qui a été soumis aux bases de données publiques (GenBank) afin que d'autres scientifiques puissent l'utiliser.

Pourquoi c'est important

Ce travail fait partie d'un effort plus large pour comprendre comment la voie de signalisation de l'insuline évolue à travers tout le genre Drosophila. En créant des cartes précises pour les gènes dans différentes espèces, les scientifiques pourront éventuellement répondre à de grandes questions sur la façon dont ces mouches se sont adaptées à leurs environnements. Pour l'instant, ce papier fournit une base solide et vérifiée — un plan clair — pour le gène DENR chez D. grimshawi, garantissant que les futures études sur cette espèce soient construites sur des données précises. Les auteurs suggèrent que ce modèle aidera les chercheurs à mieux comprendre l'évolution de la croissance et du développement de ces mouches uniques d'Hawaï.