-
Par le Dr. Maho Yokoyama, Ph.D.Révisé par Christian Zerfaß, Ph.D. Sauter à:
- Comment fonctionne le séquençage SMRT ?
- Etudier la méthylation de l’ADN chez les bactéries ; une application du séquençage SMRT
Le séquençage de l’ADN fonctionne en utilisant l’ADN polymérase pour ajouter des nucléotides à une matrice. Il existe plusieurs technologies disponibles pour le séquençage de l’ADN. Le séquençage en temps réel d’une seule molécule, ou séquençage SMRT, en est un exemple.
Chercheur examinant une diapositive de transparence de séquence d’ADN. Crédit : Shawn Hempel /Comment fonctionne le séquençage SMRT ?
Comme pour les autres technologies de séquençage de l’ADN, la première étape après l’extraction de l’ADN consiste à préparer une « bibliothèque ». Ce processus prépare l’ADN pour le séquençage ; dans ce cas, des adaptateurs sont ajoutés à chaque extrémité d’une molécule d’ADN double brin, ce qui permet effectivement à l’ADN de devenir un modèle circulaire simple brin. Cela signifie alors que l’ADN peut être séquencé en continu.
Cette bibliothèque d’ADN, ou l’ADN matrice, est ensuite placée dans un séquenceur d’ADN qui contient des « guides d’ondes à mode zéro » dont l’ADN polymérase est immobilisée à une extrémité. Une seule molécule d’ADN est alors immobilisée dans ces guides d’ondes à mode zéro, et l’ADN polymérase commence à ajouter de nouveaux nucléotides à un brin d’ADN synthétisé de novo, complémentaire de l’ADN matrice. Les bases de ces nucléotides sont marquées, et l’incorporation de ces bases dans le brin d’ADN en croissance provoque une émission de lumière. Cette émission lumineuse est ensuite lue en temps réel, et comme l’émission de chaque base est différente, cela permet d’identifier la base spécifique.
Le principal avantage du séquençage SMRT est la génération de longues lectures de séquençage de haute précision, ce qui améliore l’assemblage de génomes entiers. En effet, des lectures de séquençage plus longues signifient que moins de « construction » est nécessaire pour assembler le génome.
Étude de la méthylation de l’ADN chez les bactéries ; une application du séquençage SMRT
Qu’est-ce que la méthylation de l’ADN ?
L’ajout d’un groupe méthyle à l’ADN, également appelé méthylation, se produit dans tous les règnes de la vie. Trois nucléotides méthylés sont présents chez les bactéries : m5C (C5-méthyl-cytosine, également présent chez les eucaryotes), m6A (N6-méthyl-adénine) et m4C (N4-méthyl-cytosine, uniquement présent chez les bactéries). La méthylation se produit après la synthèse de nouveaux brins d’ADN, et se produit au niveau de nucléotides spécifiques.
Les groupes méthyles dépassent de la double hélice de l’ADN, et peuvent donc avoir un impact sur la liaison entre l’ADN et les protéines de liaison de l’ADN. Cela a à son tour un impact sur les processus, notamment la réplication des chromosomes, la réparation des mésappariements de l’ADN, ainsi que le moment de la transcription des gènes et la formation des lignées épigénétiques.
Mécanismes épigénétiques : la méthylation ou l’acétylation de l’adn peut activer ou non la transcription du gène. Image Credit : ellepigrafica /Pourquoi la méthylation de l’ADN est-elle importante chez les bactéries?
Les bactéries sont infectées par des virus, elles ont donc besoin d’un mécanisme de protection pour surmonter les infections virales. C’est là que les systèmes de modification par restriction entrent en jeu ; ce système est composé d’une enzyme de restriction, qui décompose l’ADN à des sites spécifiques, et d’une ADN méthyltransférase, qui ajoute un groupe méthyle à l’adénine (A) ou à la cytosine (C).
Dans la majorité des systèmes de modification par restriction, l’ADN méthyltransférase agit pour protéger l’ADN bactérien de l’enzyme de restriction. La présence de l’ADN méthyltransférase signifie que l’ADN bactérien devient méthylé, alors que l’ADN viral infectant ne l’est pas. Cela signifie à son tour que l’ADN viral est dégradé par l’enzyme de restriction, tandis que l’ADN bactérien est protégé du fait que l’enzyme de restriction n’agit pas sur l’ADN méthylé. Cependant, il faut noter qu’il existe des enzymes de restriction qui agissent sur l’ADN modifié.
Des études récentes ont laissé entendre que les systèmes de modification par restriction pourraient avoir d’autres rôles. Par exemple, le knocking de certains systèmes de modification de restriction a entraîné un changement dans l’expression des gènes, qui est lié à la différence de méthylation de l’ADN. Les systèmes de modification par restriction peuvent également provoquer des cassures double-brin et des mutations C-T, influençant ainsi l’évolution des bactéries. Plus récemment, des technologies ont été développées qui sont capables de déterminer la méthylation d’un génome bactérien entier, connu sous le nom de « méthylome ».
Comment détermine-t-on le méthylome en utilisant le séquençage SMRT ?
Comme le séquençage SMRT donne des résultats en temps réel, il peut être utilisé pour détecter les modifications de l’ADN, y compris les méthylations. L’ADN polymérase incorpore les nucléotides à une vitesse constante, mais cette vitesse peut être modifiée si le nucléotide de la matrice avait été modifié. Cela peut être noté pendant le processus de séquençage.
Blow et al. ont utilisé le séquençage SMRT pour cartographier les modifications de l’ADN dans 230 micro-organismes. Les modifications qu’ils ont recherchées comprenaient m5C, m6A et m4C. Les auteurs ont constaté que 93 % de ces micro-organismes présentaient une méthylation de l’ADN, et ils ont également trouvé 834 motifs qui étaient méthylés. Cela a permis aux auteurs d’identifier les motifs qui sont les cibles de 620 ADN méthyltransférases.
Intéressant, les auteurs ont noté que si 48% des organismes étudiés avaient une ADN méthyltransférase, il n’y avait aucune preuve de la présence d’une enzyme de restriction également. Il est donc possible que la méthylation de l’ADN joue un rôle important dans la régulation du génome, ou un autre rôle important chez les micro-organismes qui reste à identifier.
Sources
- PacBio. Brochure sur le séquençage SMRT www.pacb.com/…/…-long-reads-to-drive-discovery-in-life-science.pdf
- PacBio. Séquençage SMRT – comment ça marche www.pacb.com/…/Infographic_SMRT-Sequencing-How-it-Works.pdf
- Sánches-Romero, M. A. et al., Méthylation de l’ADN chez les bactéries : du groupe méthyle au méthylome. Opinion courante en microbiologie 2015, 25, 9-16. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369527415000399
- PaBio. Séquençage SMRT : Épigénétique https://www.pacb.com/smrt-science/smrt-sequencing/epigenetics/
- Blow, M. J. et al. Le paysage épigénomique des procaryotes. PLOS Genetics 2016, 12 (2), e1005854. journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1005854.
Lectures complémentaires
- Tout le contenu sur le séquençage de l’ADN
- Séquençage de l’ADN
- Assemblage de séquences d’ADN
- Micro-réseaux d’ADN
- Techniques de séquençage de l’ADN à haut débit
Écrit par
Dr. Maho Yokoyama
Dr. Maho Yokoyama est un chercheur et un écrivain scientifique. Elle a obtenu son doctorat à l’Université de Bath, au Royaume-Uni, suite à une thèse dans le domaine de la microbiologie, où elle a appliqué la génomique fonctionnelle à Staphylococcus aureus . Pendant ses études de doctorat, Maho a collaboré avec d’autres universitaires sur plusieurs articles et a même publié certains de ses propres travaux dans des revues scientifiques évaluées par des pairs. Elle a également présenté ses travaux lors de conférences universitaires dans le monde entier.
Dernière mise à jour le 3 septembre 2019Citations
Veuillez utiliser l’un des formats suivants pour citer cet article dans votre essai, document ou rapport :
-
APA
Yokoyama, Maho. (2019, 03 septembre). Qu’est-ce que le séquençage en temps réel d’une molécule unique (SMRT) ? Actualités-médicales. Récupéré le 26 mars 2021 de https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Single-Molecule-Real-Time-(SMRT)-Séquençage.aspx.
-
MLA
Yokoyama, Maho. « Qu’est-ce que le séquençage en temps réel d’une seule molécule (SMRT) ? ». News-Medical. 26 mars 2021. <https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Single-Molecule-Real-Time-(SMRT)-Séquençage.aspx>.
-
Chicago
Yokoyama, Maho. « Qu’est-ce que le séquençage en temps réel d’une seule molécule (SMRT) ? ». News-Medical. https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Single-Molecule-Real-Time-(SMRT)-Séquençage.aspx. (consulté le 26 mars 2021).
-
Harvard
Yokoyama, Maho. 2019. Qu’est-ce que le séquençage en temps réel d’une seule molécule (SMRT) ? News-Medical, consulté le 26 mars 2021, https://www.news-medical.net/life-sciences/What-is-Single-Molecule-Real-Time-(SMRT)-Sequencing.aspx.
.