Recherche

Des scientifiques de l’IRCM proposent l’existence d’un nouveau code en biologie 

18 mars 2013 | Génétique

Toutes les nouvelles

L’équipe de Benoit Coulombe, directeur de l’unité de recherche en transcription génique et protéomique à l’IRCM, propose l’existence d’un nouveau code en biologie. Alors que le code génétique spécifie comment l’ADN fabrique les protéines,  les chercheurs suggèrent que le « code chaperon » stipule comment les protéines produisent un protéome fonctionnel. Les résultats de leur analyse ont récemment été publiés dans la revue scientifique Biochimica Biophysica Acta.

Le fonctionnement des cellules d’un être humain est soutenu par une multitude de protéines qui constituent une armée de petites machines moléculaires qui remplissent toutes les fonctions nécessaires à la vie. On réfère souvent à l’ensemble de ces machines protéiques comme étant le « protéome ». L’information permettant de fabriquer ces machines protéiques est encodée dans le génome humain. Le décodage de cette information demande la lecture d’un code, le « code génétique ». Ce dernier indique le mode d’emploi, ou la suite de commandes requises pour fabriquer l’ensemble des machines protéiques à partir de notre génome d’ADN.

« Les protéines ainsi fabriquées ne sont pas encore fonctionnelles et actives. Elles doivent d’abord être repliées correctement dans leurs structures tridimensionnelles, puis assemblées en machines capables d’exercer leur action. Mais comment se fait cette étape essentielle ? » s’est demandé le Dr Coulombe.

Il a été démontré qu’une série de protéines spécialisées, nommées les « chaperons moléculaires », exercent cette fonction vitale. Des scientifiques ont déjà élucidé le mécanisme d’action et la structure de certains chaperons. « Par contre, nous ne comprenons pas comment un groupe estimé à quelques centaines de chaperons peut diriger plusieurs milliers de machines protéiques, de manière hautement régulée et en fonction des conditions physiologiques de croissance souvent variables » a expliqué le Dr Coulombe.

Philippe Cloutier, assistant de recherche dans le laboratoire du Dr Coulombe, a analysé près de 200 articles publiés dans la littérature scientifique qui montrent que les modifications post-traductionnelles (MPT) des chaperons jouent un rôle important dans le contrôle de leur activité. La MPT est l’ajout d’un groupe chimique à une protéine, ce qui entraîne un changement de la fonction de cette protéine. L’un des articles clés dans ce domaine a été publié récemment par le groupe du Dr Coulombe dans la revue scientifique PLoS Genetics.

Les chercheurs ont identifié une famille de dix nouvelles enzymes (nommées « méthyltransférases ») qui ciblent er régulent les chaperons. C’est de cette découverte et de l’analyse qui a suivi que l’équipe de l’IRCM a proposé l’existence d’un code de MPT des chaperons qui spécifie, entre autres, leur substrat, leur localisation dans la cellule et leur activité de chaperonnage.

« Le code chaperon possède deux caractéristiques qui lui permettent de remplir son rôle central dans la régulation du protéome. Premièrement, le code permet l’existence de nombreuses combinaisons de MPT, ce qui permet d’expliquer la grande diversité de substrats et de modes régulateurs pour un chaperon donné. Deuxièmement, le code offre une grande flexibilité régulatrice, parce que les MPT peuvent être ajoutées et enlevées très rapidement pour permettre de répondre immédiatement aux besoins en machines protéiques qui peuvent changer au cours du développement et de la croissance des cellules et des tissus » a dit Philippe Cloutier.

« Décrypter le code chaperon demeure un grand défi, mais nous sommes convaincus que le jeu en vaut largement la chandelle, non seulement pour améliorer notre compréhension du vivant, mais aussi parce que les chaperons jouent un rôle central dans les maladies dégénératives et le cancer. Puisque les MPT sont au cœur du contrôle de l’activité des chaperons, la possibilité de reprogrammer le code en ciblant les enzymes de modification, comme les méthyltransférases, engendre de nouveaux espoirs dans la découverte d’agents thérapeutiques dans plusieurs sphères de la médecine » a ajouté le Dr Coulombe.