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Les aides de levure de bourgeonnement effectuent des prévisions utiles au sujet de la biologie des personnes

Il maintenant prix uniques quelques mille Euros pour ordonnancer le génome d'un être humain individuel. Cependant, pour la plupart d'entre nous, connaître notre séquence de génome ne serait pas utile. Chacun humain a plus de 20 000 gènes, et dans chacun de nous plusieurs milliers de ces gènes transportez les mutations. Nous ne savons pas ce qui se produit quand la plupart des gènes humains sont modifiés, ainsi il signifie que nous ne pouvons pas encore effectuer beaucoup de prévisions utiles au sujet de notre santé à partir de la séquence de notre génome. Mettez une autre voie, parce que la plupart des maladies humaines courantes que nous ne connaissons pas la plupart des gènes qui sont importants, et ainsi nous ne pouvons pas prévoir si une personne développera une maladie de leur séquence d'ADN.

Pour évaluer s'il est possible d'effectuer des prévisions utiles au sujet de la biologie des personnes, les chercheurs de CRG se sont tournés vers une substance plus simple et mieux comprise - levure de bourgeonnement.  De la levure de bourgeonnement est employée pour effectuer le pain, la bière et le vin, et est étudiée comme « un organisme modèle » par des milliers de chercheurs.  Ceci signifie que les 6000 gènes de la levure de bourgeonnement sont probablement meilleurs compris que ceux de n'importe quelles autres substances sur la planète.

« Le point clé est celui dans un organisme modèle que nous pouvons vérifier combien bon nos prévisions sont. Nous avons une idée bien meilleure des gènes qui sont importants pour chaque procédé, et ainsi nous pouvons réellement vérifier si nous pouvons effectuer des prévisions utiles au sujet de la biologie des personnes, comme si elles sont affectées par un médicament », dit Ben Lehner, Coordinateur de l'étude et professeur de recherches d'ICREA au CRG.  « En levure nous pouvons effectuer des prévisions, et alors nous pouvons employer un grand nombre d'expériences rapides et bon marché pour vérifier si ces prévisions sont correctes.  C'est très important - pour pouvoir vérifier expérimental à quel point les méthodes de prévision fonctionnent réellement. »

Les chercheurs ont évalué des prévisions au sujet des phénotypes de 19 variétés de levure (saccharomyces cerevisiae). Le premier défi relevé était de déterminer lesquels des approximativement 3000 gènes mutés dans chacun individuel sont modifiés réellement dans le fonctionnement.  Puis, basé sur cette variation, ils ont dû prévoir si chacun individuel est susceptible d'être anormal pour un phénotype particulier tel que l'accroissement d'un état environnemental différent. Dans la dernière partie du projet, plus de 1.600 tests expérimentaux ont été effectués dans différentes conditions. Les résultats ont prouvé qu'il est possible de rendre des prévisions précises au sujet du phénotype d'une tension de S. cerevisiae.

Selon les chercheurs, il y a au moins, deux conditions nécessaires pour un tel projet : la connaissance très bonne au sujet des gènes qui sont importants pour un phénotype, et expériences effectuées sur des personnes dans des conditions réglées pour évaluer combien précis les prévisions sont. Dans le cas de l'être humain, il est très difficile réaliser ce, car les milliers de variables sont impliqués (de moléculaire à ambiant) et la plupart des gènes qui affectent des phénotypes et des maladies particuliers restent à recenser. C'est l'inconvénient majeur actuel avec le médicament personnalisé : n'ayant pas la connaissance ou les outils nécessaires pour vérifier toutes les variables impliquées.

En revanche, effectuer et le contrôle des prévisions phénotypiques dans un organisme modèle simple tel que la levure permet aux chercheurs de vérifier que les modèles alternatifs et les méthodologies fournissent les meilleures prévisions. En effet les chercheurs proposent dans l'article que de futures améliorations pourraient mieux être réalisées en dispensant « des concours de prévision de phénotype » concernant beaucoup de différents laboratoires.

« La chose la plus importante est d'avoir la connaissance complète au sujet des gènes qui sont importants pour un phénotype particulier. Il n'est pas possible de prévoir exactement si nous connaissons seulement un sous-ensemble des gènes qui sont importants », dit l'auteur de Néerlandais d'abord de l'étude Rob Jelier, un chercheur post-doctoral de Cierva de La de Juan De au CRG.  « Cependant, nous avons constaté que, quand notre compréhension de fonction des gènes est bonne, des prévisions tout à fait précises peuvent être effectuées utilisant un modèle génétique étonnant simple. Ceci fournit un certain espoir pour le contrat à terme du médicament personnalisé et prévisionnel chez l'homme. »

L'étude sera publiée en génétique de nature de tourillon et a été financée par le ministère de la Science et l'innovation (MMCINN) et le Conseil " Recherche " européen (ERC).

Résumé originel du papier :

« Un défi central en génétique est de prévoir la variation phénotypique de différentes séquences de génome. Ici nous construisons et évaluons des prévisions phénotypiques pour 19 tensions des saccharomyces cerevisiae. Nous employons des méthodes basées par économie pour prévoir le choc de la variation de protéine-codage dans des gènes sur le fonctionnement de protéine. Nous classons alors des tensions utilisant une rayure de prévision qui mesure la somme totale de changements de fonctionnement-modification de différents ensembles de gènes rapportés pour influencer plus de 100 phénotypes dans des écrans de la taille du génome de perte-de-fonctionnement. Nous évaluons nos prévisions en les comparant au taux de croissance et au rendement observés de 15 tensions testées en travers de 20 conditions dans des expériences quantitatives. Le rendement prévisionnel médian, comme mesuré par ROC AUC, était 0,76, et les prévisions étaient plus précises quand les gènes rapportés pour influencer un trait ont été hautement branchés dans un réseau fonctionnel de gène. »