Présentation

Le séquençage des petits ARN cible la classe des molécules d’ARN non codants courts — typiquement de 18 à 35 nucléotides de longueur — qui jouent des rôles régulateurs critiques dans l’expression génique. Ceux-ci incluent les microARN (miRNAs), les petits ARN interférents (siRNAs) et les ARN interagissant avec Piwi (piRNAs). Malgré leur petite taille, ces molécules exercent un contrôle puissant sur la stabilité des ARNm, la traduction, l’état de la chromatine et le silençage des transposons. Le séquençage des petits ARN nécessite une préparation de bibliothèque spécialisée pour capturer ces fragments si courts et des outils bioinformatiques distincts pour une annotation et une quantification précises.

Méthodes

La préparation de la bibliothèque pour le séquençage des petits ARN implique une sélection par taille de l’ARN (généralement par excision de gel ou purification sur billes), la ligature d’adaptateurs 3’ et 5’, la transcription inverse et l’amplification par PCR. Comme les petits ARN sont plus courts que la longueur de lecture, ils sont séquencés entièrement, et les séquences d’adaptateurs doivent être rognées avec précision lors du prétraitement. Des outils d’alignement dédiés (tels que miRDeep2, sRNAbench ou ShortStack) alignent les lectures sur des bases de données de petits ARN connues (miRBase pour les miRNAs, Rfam pour les autres ARNnc). La quantification estime les niveaux d’expression des miRNAs connus tandis que la détection de nouveaux miRNAs repose sur les structures précurseurs caractéristiques en épingle à cheveux. L’analyse de l’expression différentielle suit des principes similaires au mRNA-seq mais avec des considérations particulières pour la normalisation, car les petits ARN ont des distributions de longueur et des biais GC différents.

Applications

Le profilage des petits ARN a révélé les rôles régulateurs omniprésents de ces molécules. Les signatures de miRNAs distinguent les sous-types de cancer et prédisent la réponse au traitement. Les miRNAs circulants dans le sang ou le sérum servent de biomarqueurs peu invasifs pour des maladies comme le cancer, les maladies cardiovasculaires et la neurodégénérescence. L’analyse se connecte aux études plus larges sur la structure et les types d’ARN et la régulation génique et l’épigénétique, car de nombreux petits ARN participent à des boucles de régulation avec des facteurs de transcription et des modificateurs épigénétiques. La compréhension de la biogenèse des petits ARN s’appuie également sur les concepts de la transcription et maturation de l’ARN, en particulier le rôle de Drosha et Dicer dans la maturation des miRNAs.