Présentation
La génomique fonctionnelle vise à combler le fossé entre la séquence génomique et la fonction biologique en caractérisant systématiquement les rôles des gènes, leurs produits et leurs interactions à l’échelle du génome. Alors que la génomique structurale fournit le plan statique de l’ADN d’un organisme, la génomique fonctionnelle cherche à déterminer ce que chaque élément fait, quand et où il est actif, et comment il participe aux réseaux cellulaires. Le domaine intègre des données de transcriptomique, de protéomique et de cribles de perturbation à haut débit pour attribuer une fonction biologique à chaque gène. Cette perspective systémique est devenue essentielle pour comprendre les phénotypes complexes.
Méthodes
Plusieurs approches à haut débit alimentent la génomique fonctionnelle. Les cribles par perte de fonction utilisent l’interférence ARN (ARNi) ou des banques CRISPR-Cas9 pour inactiver systématiquement des gènes et observer les conséquences phénotypiques. Les cribles par gain de fonction surexpriment des banques d’ADNc pour identifier les gènes qui induisent des phénotypes particuliers. La cartographie des interactions protéiques (par double hybride chez la levure ou spectrométrie de masse par purification d’affinité) construit des réseaux d’interaction à l’échelle du génome. Le profilage de l’expression génique par RNA-seq ou puces à ADN révèle des profils de coexpression qui suggèrent des relations fonctionnelles. L’intégration de divers types de données par apprentissage automatique prédit la fonction des gènes avec une précision croissante, attribuant des annotations telles que les termes de Gene Ontology sur la base de preuves multi-omiques.
Applications
La génomique fonctionnelle stimule la découverte dans tous les domaines du vivant. Dans la recherche sur le cancer, les cribles CRISPR identifient les gènes essentiels à la croissance tumorale et ceux dont la perte confère une résistance aux médicaments. En microbiologie, les tests de fitness à l’échelle du génome identifient les gènes nécessaires au pouvoir pathogène. Les applications agricoles incluent l’identification des gènes contrôlant le rendement, la tolérance au stress et la valeur nutritionnelle par combinaison de la technologie de l’ADN recombinant et du criblage fonctionnel. Le domaine continue d’évoluer avec les technologies monocellulaires et les cribles CRISPR in vivo qui révèlent la fonction des gènes dans des contextes tissulaires natifs, nous rapprochant d’une annotation fonctionnelle complète du génome.
