Ingénierie de biocapteurs “plug-and-play” en système acellulaire

La synthèse de protéines en système "cell-free" représente une voie prometteuse pour le développement d'outils diagnostics de nouvelle génération. Des chercheurs du Centre de Biologie Structurale de Montpellier et de l'Institut Michalis de Jouy-en-Josas ont récemment élargi le potentiel de ces biocapteurs en combinant la sensibilité de facteurs de transcription avec l'ingénierie métabolique. Les biocapteurs synthétiques sont capables de détecter l'acide benzoïque dans les boissons commerciales et l'acide hippurique et la cocaïne dans l'urine humaine. Ces résultats ont été publiés dans le journal Nature Communications avec un article «Behind the Scenes» pour la communité Nature Bioengineering.

Etude sur les boucles cis régulatrices de la chromatine

Les boucles cys régulatrices de la chromatine apparaissent avant les TADs et l'activation des gènes, et sont indépendantes du destin cellulaire durant le développement

Sergio Martin Espinola, Markus Götz, Jean-Bernard Fiche, Maelle Bellec, Christophe Houbron, Andrés M. Cardozo Gizzi, Mounia Lagha, Marcelo Nollmann

Au cours du développement, les cellules naïves acquièrent progressivement des destins cellulaires distincts, grâce à des mécanismes sophistiqués de régulation génique spatio-temporelle précise. On pense que l'acquisition du destin cellulaire repose sur l'interaction spécifique de modules de régulation *cis* distants (par exemple, des amplificateurs, des silencieux) (CRM) et de promoteurs cibles. Cependant, l'interaction précise entre la structure de la chromatine et l'expression des gènes n'est toujours pas claire, en particulier dans les cellules individuelles des organismes de développement multicellulaires. Dans ce cas, nous utilisons Hi-M, une approche de génomique spatiale des cellules uniques, pour détecter systématiquement les interactions entre les promoteurs CRM et les boucles dans les domaines d'association topologique (TAD) au cours du développement de la drosophile. En comparant les boucles régulatrices *cis* dans d'autres types de cellules, nous montrons que la proximité physique n'indique pas nécessairement les états de transcription. En outre, des analyses multidirectionnelles ont révélé l'existence d'interactions locales entre plusieurs CRM distants pour former des hubs. Nous avons constaté que les boucles et les centres de CRM sont établis au début du développement, avant l'émergence des TAD. De plus, les hubs de CRM sont formés par l'action du facteur de transcription pionnier Zelda et précèdent l'activation transcriptionnelle. Notre approche offre une nouvelle perspective sur le rôle des interactions entre le CRM et les promoteurs dans la définition des états d'activation et de répression transcriptionnelle, ainsi que des types de cellules distincts.

https://www.nature.com/articles/s41588-021-00816-z

Observation de la transcription et des chromosomes dans les cellules individuelles avec Hi-M

Observation directe et simultanée de la transcription et de l'architecture des chromosomes dans les cellules individuelles avec Hi-M

Andrés M. Cardozo Gizzi, Sergio M. Espinola, Julian Gurgo, Christophe Houbron, Jean-Bernard Fiche, Diego I. Cattoni, Marcelo Nollmann

L'observation simultanée de l'organisation et de la transcription de la chromatine en 3D au niveau d'une seule cellule et avec une haute résolution spatiale pourrait détenir la clé pour dévoiler les mécanismes régulant le développement embryonnaire, la différenciation cellulaire et même la maladie. Nous avons récemment développé Hi-M, une technologie qui permet le marquage séquentiel, l'imagerie 3D et la localisation de multiples loci d'ADN génomique ainsi que l'expression d'ARN dans des cellules uniques au sein d'embryons entiers et intacts de drosophile. Il est important de noter que la technologie Hi-M permet de détecter simultanément l'expression de l'ARN et l'organisation des chromosomes sans avoir à démonter l'échantillon et à réhybrider la sonde primaire. Nous présentons ici un protocole étape par étape décrivant la conception des sondes, la préparation des échantillons, l'immobilisation stable des embryons dans des chambres microfluidiques et la procédure complète d'acquisition des images. La procédure d'hybridation combinée de fluorescence in situ d'ARN/ADN prend 4 à 5 jours, y compris la collecte des embryons. En outre, nous décrivons un logiciel d'analyse d'images pour segmenter les noyaux, détecter les taches génomiques, corriger la dérive et produire des matrices Hi-M. Une expérience Hi-M typique prend 1 à 2 jours pour compléter toutes les étapes de marquage et d'imagerie et 4 jours supplémentaires pour l'analyse des images. Cette technologie peut être facilement étendue pour étudier la différenciation des cellules en culture ou l'organisation de la chromatine dans des tissus complexes.

Nat Protoc 2020 Mar;15(3):840-876. doi: 10.1038/s41596-019-0269-9

Séparation des condensats en phase liquide dans les bactéries grâce à l'ATP

Les états séparés en phase liquide-liquide (LLPS) sont essentiels pour compartimenter les composants en l'absence de membranes, mais il n'est pas clair si les condensats LLPS sont activement et spécifiquement organisés dans l'espace sous-cellulaire et par quels mécanismes. Nous abordons ici cette question en nous concentrant sur le système de séparation de l'ADN ParABS, composé d'une séquence de type centromérique (parS), d'une protéine de liaison à l'ADN (ParB) et d'un moteur (ParA). Nous montrons que les parS-ParB s'associent pour former des condensats ronds de la taille d'un nanomètre. Les molécules de ParB diffusent rapidement dans le volume du nucléoïde, mais présentent des mouvements confinés lorsqu'elles sont piégées dans les condensats de ParB. Les molécules ParB individuelles sont capables de diffuser rapidement entre différents condensats, et la nucléation est fortement favorisée par parS. Notamment, le moteur ParA est nécessaire pour empêcher la fusion des condensats ParB. Ces résultats décrivent un nouveau mécanisme actif qui divise, sépare et localise les condensats LLPS non canoniques dans l'espace sous-cellulaire.

B. Guilhas, J.C. Walter, J. Rech, G. David, N.-O. Walliser, J. Palmeri, C., Mathieu-Demaziere, A. Parmeggiani, J.Y. Bouet, A. Le Gall1, M. Nollmann

Text complet: https://doi.org/10.1101/791368

Actualités CNRS: https://insb.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/comment-la-separation-de-phases-aide-la-segregation-du-materiel-genetique