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Les amplificateurs sont des éléments d’ADN cis-régulateurs qui contrôlent la transcription des gènes cibles en organisant la boucle de la chromatine et en recrutant la machinerie transcriptionnelle 1,2,3. Leur activité spécifique aux tissus permet une régulation précise au cours du développement et de l’engagement de la lignée 4,5,6,7,8. Les activateurs présentent des caractéristiques caractéristiques de la chromatine telles que H3K4me1 (monométhylation de l’histone H3, lysine 4) et H3K27ac (acétylation de l’histone H3, lysine 27) et se trouvent généralement dans les régions hypersensibles de la DNase I qui marquent la chromatine ouverte 9,10,11,12. Ces caractéristiques permettent aux facteurs de transcription et à l’ARN polymérase II d’accéder à l’ADN, initiant la transcription naissante aux lociamplificateurs 13,14,15,16.
Ce processus biologique séquentiel produit des transcrits dérivés d’amplificateurs, appelés ARNe, qui sont des ARN bidirectionnels, non codants et généralement non polyadénylés 13,14,15,16. Les ARNe servent de marqueurs de l’activité des amplificateurs et fonctionnent comme des effecteurs à part entière 16,17,18,19,20,21,22,23,24. Ils favorisent l’élongation productive en libérant le facteur d’élongation négatif (NELF) à partir de l’ARN polymérase IIen pause 16,19, et aident à stabiliser les boucles d’amplification-promotion 17,18,20. Ils soutiennent également la formation de condensats transcriptionnels, potentiellement via la modification de m6A (N 6-Methyladenosine) 21,22,23.
Pourtant, la fonction de la transcription intragénique de l’amplificateur, initiée à partir d’éléments régulateurs dans les corps génétiques, reste controversée. Certaines études rapportent que les ARNe provenant d’amplificateurs intragéniques augmentent l’expression des gènes de l’hôte25, potentiellement en favorisant la libération de NELF et l’élongation productive dépendante du stimulus 26,27. En revanche, d’autres travaux suggèrent que cette transcription peut entraver les gènes de l’hôte via des collisions de l’ARN polymérase II ou des interférences transcriptionnelles, conduisant à une atténuation ou à une terminaison prématurée28,29. Ces observations contradictoires, ainsi que le double rôle des ARNe en tant que marqueurs et régulateurs, soulignent la nécessité d’une quantification minutieuse et d’une dissection fonctionnelle. Pourtant, la mesure des ARNe intragéniques est difficile car ils chevauchent souvent les transcrits de l’hôte 13,25,26,30. Le défi est amplifié lorsque les amplificateurs résident dans des régions avec des gènes imbriqués ou une transcription chevauchante sur les deux brins, ce qui obscurcit les signaux spécifiques aux amplificateurs.
Pour surmonter ces défis, nous avons développé un pipeline bioinformatique pour détecter, quantifier et visualiser les transcrits associés aux amplificateurs, en mettant l’accent sur les régions intragéniques. Le pipeline intègre le test de séquençage de la chromatine accessible à la transposase (ATAC-seq), le séquençage de l’immunoprécipitation de la chromatine (ChIP-seq), le séquençage global (GRO-seq) et les annotations génomiques pour obtenir une résolution de niveau amplificateur, même dans des contextes génomiques complexes.
Le pipeline comprend quatre étapes principales : (i) le prétraitement, l’alignement, les appels de pointe et la génération du signal31 ; (ii) l’identification de l’amplificateur à l’aide des caractéristiques de la chromatine ; (iii) l’attribution de l’orientation des brins, en particulier au sein des corps géniques ; et (iv) la quantification et la visualisation des transcrits d’amplificateurs naissants. Ce cadre est particulièrement utile pour les systèmes disposant de données de séquençage à haute résolution, tels que les cellules souches embryonnaires de souris analysées dans cette étude, et il peut être étendu à d’autres organismes lorsque des ensembles de données appropriés sont disponibles. En permettant une quantification spécifique à l’amplificateur lorsque les pipelines existants sont insuffisants, ce flux de travail offre un outil pratique pour l’analyse comparative et l’étude de la transcription intragénique de l’ARNe dans divers contextes génomiques.