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Nouvel outil de calcul plus précis pour le séquençage d’ARN à lecture longue – ScienceDaily
Au cours du voyage du gène à la protéine, la molécule d’ARN naissante peut être coupée et jointe, ou épissée, de diverses manières avant d’être traduite en une protéine. Ce processus, connu sous le nom d’épissage alternatif, permet à un seul gène de coder plusieurs protéines différentes. L’épissage alternatif se produit dans de nombreux processus biologiques, comme lorsque les cellules souches mûrissent en cellules spécifiques aux tissus. Au cours de la maladie, cependant, l’épissage alternatif peut être désorganisé. Par conséquent, il est important d’examiner le transcriptome, c’est-à-dire toutes les molécules d’ARN pouvant provenir de gènes, pour comprendre la cause profonde de la maladie.
Cependant, il a toujours été difficile de « lire » des molécules d’ARN entières car elles sont généralement longues de milliers de bases. Au lieu de cela, les chercheurs se sont appuyés sur le soi-disant séquençage d’ARN à lecture courte, qui décompose les molécules d’ARN et les séquence en fragments beaucoup plus courts, d’une longueur comprise entre 200 et 600 bases, selon la plate-forme et le protocole. Des programmes informatiques sont ensuite utilisés pour reconstruire la séquence complète des molécules d’ARN. Le séquençage d’ARN à lecture courte peut fournir des données de séquençage très précises, avec un faible taux d’erreur par base d’environ 0,1 % (ce qui signifie qu’une base est mal identifiée pour 1 000 bases séquencées). Cependant, il est limité dans les informations qu’il peut fournir en raison de la courte durée des lectures de séquençage. À bien des égards, le séquençage d’ARN à lecture courte revient à diviser une grande image en plusieurs pièces d’un puzzle de forme et de taille identiques, puis à essayer de reconstituer l’image.
Récemment, des plateformes « à lecture longue » capables de séquencer des molécules d’ARN sur 10 000 bases de bout en bout sont devenues disponibles. Ces plates-formes ne nécessitent pas que les molécules d’ARN soient décomposées avant de pouvoir être séquencées, mais elles ont un taux d’erreur par base beaucoup plus élevé, généralement compris entre 5% et 20%. Cette limitation connue a gravement entravé l’adoption à grande échelle du séquençage d’ARN à lecture longue. En particulier, le taux d’erreur élevé a rendu difficile la détermination de la viabilité de nouvelles molécules d’ARN précédemment inconnues détectées dans une condition ou une maladie spécifique.
Pour contourner ce problème, des chercheurs de l’hôpital pour enfants de Philadelphie (CHOP) ont développé un nouvel outil informatique capable de détecter et d’identifier plus précisément les molécules d’ARN à partir de données de séquençage d’ARN à lecture longue sujettes aux erreurs. L’outil, nommé ESPRESSO (Error Assessment Tool for Error Statistics for Paste Location Options) a été signalé aujourd’hui dans La science avance.
« Le séquençage d’ARN à lecture longue est une technologie puissante qui nous permettra de détecter la variation de l’ARN dans les maladies génétiques rares et d’autres conditions, telles que le cancer », a déclaré Yi Xing, PhD, directeur du Centre de médecine génomique et informatique du CHOP et senior auteur. en train d’étudier. « Nous sommes peut-être à un point d’inflexion dans la façon dont nous découvrons et analysons les molécules d’ARN. La transition du séquençage d’ARN à lecture courte au séquençage à lecture longue représente un changement technologique passionnant, et des outils informatiques qui interprètent de manière fiable les données de séquençage d’ARN à lecture longue sont nécessaires de toute urgence. »
ESPRESSO peut détecter et identifier avec précision différentes molécules d’ARN du même gène – connues sous le nom d’isoformes d’ARN – en utilisant uniquement des données de séquençage d’ARN à lecture longue et sujettes aux erreurs. Pour ce faire, l’outil de calcul compare toutes les longues lectures de séquence d’ARN d’un gène donné à son ADN génomique correspondant, puis utilise les schémas d’erreur des longues lectures individuelles pour identifier en toute confiance les jonctions d’épissage – les endroits où une molécule d’ARN naissante a été coupés et joints, ainsi que les isoformes pleine longueur correspondant à l’ARN. En trouvant des régions d’une correspondance parfaite entre les longues lectures d’ARN-seq et l’ADN génomique, ainsi qu’en empruntant des informations sur toutes les longues lectures d’ARN-seq d’un gène, l’outil est capable d’identifier des jonctions d’épissage et des isoformes d’ARN hautement fiables, y compris celles qui n’ont pas été faites. Précédemment documenté dans les bases de données existantes.
Les chercheurs ont évalué les performances d’ESPRESSO à l’aide de données et de données simulées sur de vrais échantillons biologiques. Ils ont constaté qu’ESPRESSO fonctionnait mieux que de nombreux outils actuellement disponibles, à la fois en termes de détection et de quantification des isoformes d’ARN. Les chercheurs ont également généré et analysé plus d’un milliard de lectures d’ARN à longue séquence couvrant 30 tissus humains et trois lignées cellulaires humaines, fournissant une ressource utile pour étudier la variation du transcriptome humain à la résolution des isoformes d’ARN pleine longueur.
« Espresso résout un problème de longue date avec le séquençage de l’ARN à lecture longue et pourrait ouvrir de nouvelles opportunités de découverte », a déclaré le Dr Xing. « Nous prévoyons qu’ESPRESSO sera un outil utile pour les chercheurs pour explorer le répertoire d’ARN des cellules dans divers contextes biomédicaux et cliniques. »
Ce travail a été soutenu en partie par le réseau translationnel d’immuno-oncologie (IOTN) de la Moonshot Cancer Initiative du National Cancer Institute (U01CA233074) et d’autres financements des NIH (R01GM088342, R01GM121827 et R56HG012310), ainsi qu’une subvention de formation des NIH. Génomique computationnelle (T32HG000046).
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Les contractions cellulaires conduisent à la formation initiale des embryons humains
Chez l’humain, le compactage des cellules embryonnaires constitue une étape cruciale dans le développement normal du fœtus. Quatre jours après la fécondation, les cellules se rapprochent pour donner à l'embryon sa forme initiale. Une compression défectueuse empêche la formation de la structure qui garantit l’implantation de l’embryon dans l’utérus. dans Technologie de procréation assistée (ART)Cette étape est soigneusement surveillée avant l’implantation de l’embryon.
Équipe de recherche multidisciplinaire1 Menés par des scientifiques de l'unité de génétique et biologie du développement de l'Institut Curie (CNRS/Inserm/Institut Curie) étudiant les mécanismes qui jouent un rôle dans ce phénomène encore méconnu, ils ont fait une découverte surprenante : le stress fœtal humain est provoqué par la contraction de cellules fœtales. cellules. Ainsi, les problèmes de pression sont dus à un défaut de contractilité de ces cellules, et non à un manque d’adhésion entre elles, comme on le supposait auparavant. Ce mécanisme a déjà été identifié chez les mouches, le poisson zèbre et la souris, mais il s'agit du premier du genre chez l'homme.
En améliorant notre compréhension des premiers stades du développement fœtal humain, l’équipe de recherche espère contribuer à améliorer le traitement antirétroviral, car environ un tiers des inséminations échouent aujourd’hui.2
Les résultats ont été obtenus en cartographiant les tensions superficielles des cellules embryonnaires humaines. Les scientifiques ont également testé les effets de l’inhibition de la contractilité et de l’adhésion cellulaire, et ont analysé la signature mécanique des cellules embryonnaires présentant une contractilité défectueuse.
Remarques: 1– Des scientifiques des entités suivantes ont également participé à l'étude : le Centre interdisciplinaire de recherche en biologie (CNRS/Collège de France/Inserm), le Département de biologie de la reproduction – CECOS (AP-HP), et l'Institut Cochin (CNRS). ) /Inserm/Université de la Ville de Paris).
2–Source : Agence Biomédicale
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La mission XRISM de la NASA/JAXA capture des données sans précédent avec seulement 36 pixels
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La structure carrée au centre de cette image montre le réseau de microcalorimètres de 6 x 6 pixels au cœur de Resolve, un instrument de XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission). Le réseau mesure 0,2 pouces (5 mm) sur le côté. L’appareil produit un spectre de source de rayons X compris entre 400 et 12 000 MeV – jusqu’à 5 000 fois l’énergie de la lumière visible – avec des détails sans précédent. Crédit image : NASA/XRISM/Caroline Kilburn
À une époque où les caméras des téléphones sont capables de prendre des instantanés avec des millions de pixels, un instrument du satellite XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission) dirigé par le Japon prend des images scientifiques révolutionnaires en utilisant seulement 36 d'entre eux.
« Cela peut sembler impossible, mais c'est en réalité vrai », a déclaré Richard Kelly, chercheur principal américain pour XRISM au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland. « Resolve nous donne un aperçu plus approfondi de la formation et du mouvement des objets émettant des rayons X à l'aide d'une technologie inventée et perfectionnée à Goddard au cours des dernières décennies. »
XRISM (prononcer « crise ») est dirigé par la JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) en collaboration avec la NASA, avec les contributions de l'ESA (Agence spatiale européenne). Il a été mis en orbite en septembre dernier et depuis, il scrute l'univers.
La mission détecte les rayons X « mous », qui ont des énergies jusqu'à 5 000 fois supérieures à la lumière visible. Il explorera les régions les plus chaudes de l’univers, les plus grandes structures et les objets ayant la plus forte gravité, tels que les trous noirs supermassifs au cœur des galaxies lointaines.
XRISM y parvient à l'aide d'un outil appelé Resolve.
« Resolve est plus qu'une simple caméra. Son détecteur mesure la température de chaque rayon X qui le frappe », a déclaré Brian Williams, scientifique du projet XRISM de la NASA à Goddard. « Nous appelons Resolve un microspectromètre car chacun de ses 36 pixels mesure de petites quantités de chaleur transmise par chaque rayon X entrant, nous permettant de voir les empreintes chimiques des éléments qui composent les sources avec des détails sans précédent. »
Pour y parvenir, l'ensemble du détecteur doit être refroidi à -459,58 degrés Fahrenheit (-273,1 degrés Celsius), juste au-dessus du zéro absolu.
L'outil est si précis qu'il peut détecter les mouvements d'objets au sein de la cible, fournissant ainsi une vue 3D efficace. Le gaz se dirigeant vers nous brille avec des énergies légèrement supérieures à la normale, tandis que le gaz s'éloignant de nous émet des énergies légèrement inférieures. Cela permettra par exemple aux scientifiques de mieux comprendre le flux de gaz chauds au sein des amas de galaxies et de suivre le mouvement de divers éléments dans les débris des explosions de supernova.
Resolve emmène les astronomes dans une nouvelle ère d’exploration cosmique, en utilisant seulement trente pixels.
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Récupération scientifique sur le télescope spatial Hubble après un problème de rotation
Le 30 avril 2024, NASA Elle a annoncé qu'elle avait regagné l'agence Le télescope spatial Hubble Aux opérations scientifiques le 29 avril. Le vaisseau spatial est à nouveau sain et opérationnel grâce à ses trois gyroscopes. Tous les instruments de Hubble sont en ligne et le vaisseau spatial a repris ses observations scientifiques.
La NASA a commencé à travailler à la reprise des opérations scientifiques après que le télescope spatial Hubble soit entré en mode sans échec le 23 avril en raison d'un problème persistant de gyroscope. Les instruments de Hubble sont restés stables et le télescope était en bonne santé.
Le télescope passait automatiquement en mode sans échec lorsque l'un des trois gyroscopes donnait de fausses lectures. Les gyroscopes mesurent les taux de rotation du télescope et font partie du système qui détermine la direction vers laquelle pointe le télescope. En mode sans échec, les opérations scientifiques sont suspendues et le télescope attend de nouvelles directions depuis la Terre.
Ce gyroscope particulier a amené Hubble à passer en mode sans échec en novembre après avoir renvoyé des lectures erronées similaires. L’équipe travaille actuellement à identifier des solutions potentielles. Si nécessaire, le vaisseau spatial peut être reconfiguré Cela fonctionne avec un seul gyroscopeavec l'autre gyroscope restant en réserve.
Le vaisseau spatial disposait de six nouveaux gyroscopes qui ont été installés lors de la cinquième et dernière mission d'entretien de la navette spatiale en 2009. À ce jour, trois de ces gyroscopes sont toujours opérationnels, dont celui qui vient de basculer. Hubble utilise trois gyroscopes pour une efficacité maximale, mais peut continuer à effectuer des observations scientifiques en utilisant un seul gyroscope si nécessaire.
La NASA s'attend à ce que Hubble continue à faire des découvertes révolutionnaires et à travailler avec d'autres observatoires, tels que le télescope spatial James Webb de l'agence, tout au long de cette décennie et peut-être au cours de la suivante.
Lancé en 1990, Hubble observe l'univers depuis plus de trois décennies et a récemment célébré son 34e anniversaire.
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