Séquences conservées multi-espèces

Les séquences nucléotidiques qui sont conservées entre de nombreuses espèces différentes sont appelées séquences conservées multi-espèces.

Par exemple, il existe des milliers de segments d’ADN entre les humains, les rats et les souris qui sont restés inchangés depuis la divergence de ces trois espèces par rapport à leur ancêtre mammifère commun.

Alors qu’une petite proportion de ces séquences conservées codent pour de l’ARN ou des protéines, la majorité sont des séquences d’ADN non codantes, également appelées séquences non géniques conservées ou CNG. Par exemple, parmi les séquences conservées du génome humain et de la souris, seulement un tiers d’entre elles produisent un transcrit fonctionnel tandis que les deux tiers restants sont des CNG.

Les CNG ont une longueur d’environ 50 à 200 nucléotides et peuvent être trouvés dans des régions intergéniques du génome, des introns à l’intérieur d’un gène ou des régions non traduites du transcrit de l’ARN.

Certaines de ces séquences sont extrêmement conservées à travers les lignées et sont donc appelées séquences ultra-conservées. Il existe plus de 5000 séquences ultraconservées entre les génomes de l’homme, du rat et de la souris, chacune d’une longueur d’environ 100 bases.

La conservation des séquences sur des millions d’années à travers les lignées indique que les séquences conservées par plusieurs espèces doivent être essentielles à la survie. Cependant, comme la plupart des séquences conservées ne codent pas pour une protéine, leur fonction reste encore un mystère.

On suppose que de telles séquences conservées ont les quelques fonctions suivantes. Tout d’abord, ces séquences peuvent agir comme des amplificateurs ou des silencieux qui se lient à la machinerie de transcription et contrôlent le niveau d’expression des gènes.

Deuxièmement, les séquences conservées peuvent être transcrites en longs ARN non codants qui régulent la maturation et la stabilité des pré-ARNm.

Troisièmement, ces séquences pourraient permettre une interaction fonctionnelle entre les chromosomes et aider à définir les territoires chromosomiques avec des modèles d’expression génique distincts dans le noyau.
Les mutations rares dans les séquences conservées par plusieurs espèces représentent généralement une étape critique dans l’évolution de nouvelles espèces.

Par exemple, les génomes des primates englobent des séquences spécifiques hautement conservées près des gènes de développement neuronal. Il y a environ 6 millions d’années, ces séquences conservées ont subi des changements nucléotidiques à des taux exceptionnels, conduisant à l’évolution de la lignée humaine.

Ces régions, appelées régions accélérées humaines ou HAR, sont impliquées dans les étapes critiques du développement du cerveau et de l’amélioration des fonctions cognitives.