Conception de miARN artificiels basée sur la caractérisation de la boucle de régulation miR-20/E2F

La biologie moléculaire et, plus spécifiquement, la régulation de l’expression génique ont été révolutionnées par la découverte des microARN (miARN). Ces petits ARN d’une vingtaine de nucléotides sont impliqués dans la majorité des processus cellulaires et leur expression est dérégulée dans plusieurs maladies, comme le cancer. Un miARN reconnaît ses cibles principalement par son noyau, ce qui lui permet de réguler simultanément la traduction de centaines d’ARN messagers. Nos travaux ont montré l’existence d’une boucle de rétro-activation négative, entre deux miARN du polycistron miR-17-92 et trois facteurs de transcription de la famille E2F. E2F1, 2 et 3 induisent la transcription de miR-20 et miR-17 qui par la suite inhibent leur traduction. Nos résultats suggèrent l’implication de cette boucle dans la résistance à l’apoptose induite par E2F1 dans les cellules du cancer de la prostate, ce qui expliquerait en partie le potentiel oncogénique du polycistron miR-17-92. L’étude de ce motif de régulation nous a donc permis de réaliser le potentiel incroyable qu’ont les miARN à inhiber la traduction de plusieurs gènes. Basé sur les règles de reconnaissance des miARN, nous avons développé et validé MultiTar. Cet outil bioinformatique permet de trouver la séquence d’un miARN artificiel ayant le potentiel d’inhiber la traduction de gènes d’intérêts choisis par l’utilisateur. Afin de valider MultiTar, nous avons généré des multitargets pouvant inhiber l’expression des trois E2F, ce qui nous a permis de comparer leur efficacité à celle de miR-20. Nos miARN artificiels ont la capacité d’inhiber la traduction des E2F et de neutraliser leur fonction redondante de la progression du cycle cellulaire de façon similaire ou supérieur à miR-20. La fonctionnalité de notre programme, ouvre la voie à une stratégie flexible pouvant cibler le caractère multigénique de différents processus cellulaires ou maladies complexes, tel que le cancer. L’utilisation de miARN artificiels pourrait donc représenter une alternative intéressante aux stratégies déjà existantes, qui sont limitées à inhiber des cibles uniques. En plus d’élucider un réseau de régulation complexe impliquant les miARN, nous avons pu tirer profit de leur potentiel d’inhibition par la conception de miARN artificiels.

Cocaine Enhances HIV-1 Infectivity in Monocyte Derived Dendritic Cells by Suppressing microRNA-155

Cocaine and other drugs of abuse increase HIV-induced immunopathogenesis; and neurobiological mechanisms of cocaine addiction implicate a key role for microRNAs (miRNAs), single-stranded non-coding RNAs that regulate gene expression and defend against viruses. In fact, HIV defends against miRNAs by actively suppressing the expression of polycistronic miRNA cluster miRNA-17/92, which encodes miRNAs including miR-20a. IFN-g production by natural killer cells is regulated by miR-155 and this miRNA is also critical to dendritic cell (DC) maturation. However, the impact of cocaine on miR-155 expression and subsequent HIV replication is unknown. We examined the impact of cocaine on two miRNAs, miR-20a and miR-155, which are integral to HIV replication, and immune activation. Using miRNA isolation and analysis, RNA interference, quantitative real time PCR, and reporter assays we explored the effects of cocaine on miR-155 and miR-20 in the context of HIV infection. Here we demonstrate using monocyte-derived dendritic cells (MDCCs) that cocaine significantly inhibited miR-155 and miR-20a expression in a dose dependent manner. Cocaine and HIV synergized to lower miR-155 and miR-20a in MDDCs by 90%. Cocaine treatment elevated LTR-mediated transcription and PU.1 levels in MDCCs. But in context of HIV infection, PU.1 was reduced in MDDCs regardless of cocaine presence. Cocaine increased DC-SIGN and and decreased CD83 expression in MDDC, respectively. Overall, we show that cocaine inhibited miR-155 and prevented maturation of MDDCs; potentially, resulting in increased susceptibility to HIV-1. Our findings could lead to the development of novel miRNA-based therapeutic strategies targeting HIV infected cocaine abusers.

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