Appel à travers le Cordon ADN : un « Commutateur » récemment découvert
Selon les scientifiques de l’Institut Weizmann de recherche scientifique, les protéines saines peuvent se connecter via l’ADN, effectuant un dialogue à longue distance qui fonctionne comme un type de « commutateur » génétique. Ils ont découvert que la liaison de protéines saines à un site Web d’une particule d’ADN peut affecter un site Web de liaison supplémentaire à un endroit éloigné. Cet « impact des paires » déclenche des gènes particuliers. Cet impact avait autrefois été observé dans des systèmes fabriqués, mais l’étude de Weizmann est la première à montrer qu’il se produit dans l’ADN des organismes vivants.
Un groupe dirigé par le Dr Hagen Hofmann de la division de biologie chimique et structurale a fait cette exploration tout en recherchant une sensation étrange dans les germes de saleté Bacillus subtilis. Une infime minorité de ces bactéries montre une capacité unique dans son genre : Cette capacité répose sur une protéine saine appelée ComK, une variable de transcription, qui se trouve à l’ADN pour activer les gènes qui génèrent le nettoyage possible. Cependant, le fonctionnement exact de cette activation n’a pas été identifié.
Le scientifique de l’équipe, le Dr Gabriel Rosenblum, a dirigé cette étude de recherche, dans laquelle les chercheurs ont vérifié l’ADN microbien à l’aide d’outils biophysiques innovants – FRET à molécule unique et microscopie électronique cryogénique. Principalement, ils sont concentrés sur les deux sites de la molécule d’ADN à laquelle les protéines ComK se lient.
Ils ont découvert que lorsque 2 molécules de ComK se lient à l’un des sites, cela déclenche un signal qui facilite la liaison de 2 particules de ComK supplémentaires au 2ᵉ site. L’appel peut voyager entre les sites Web, car modifications physiques causées par la liaison des protéines saines d’origine créent une tension qui est générée avec l’ADN, comme faire tourner une corde à une extrémité. Lorsque les quatre particules sont liées à l’ADN, un seuil est franchi, activant la capacité de piégeage des gènes de la bactérie.
“Nous avons été choqués de découvrir que l’ADN, en plus de construire le code génétique, agit comme une télévision par câble d’interaction, transférant des informations sur un paiement raisonnablement transfrontalier d’un site Web sain de liaison de protéines à un autre”, affirme Rosenblum.
En manipulant l’ADN bactérien et en gardant un œil sur les effets de ces manipulations, les détails de l’interaction à longue distance au sein de l’ADN ont été clarifiés. Ils ont trouvé que pour que l’échange – ou le travail d’équipe – entre 2 sites Web se produise, ces sites doivent être situés à une distance spécifique à l’autre, et ils doivent traiter la même direction sur l’hélice d’ADN. Tout écart par rapport à ces deux conditions, par exemple l’augmentation de la portée, a endommagé l’interaction. La séquence de lettres héréditaires entre les deux sites s’est avérée avoir peu d’effet sur cette communication. En revanche, une rupture de l’ADN l’a complètement interrompu,
Connaître ces détails peut aider les commutateurs de conception moléculaire des forces souhaitées pour une sélection d’applications. Ces derniers peuvent consister en des microorganismes génétiquement conçus pour nettoyer la pollution de l’environnement ou synthétiser des enzymes en tant que médicaments.
« La communication à longue distance au sein d’une molécule d’ADN est un tout nouveau type de dispositif de régulation, qui ouvre des téchniques disponibles pour créer les circuits génétiques du futur », déclare Hofmann.
Publié à l’origine sur Scitechdaily.com. Lire l’article original.
Référence: “Allostery through DNA drives phenotype switching” by Gabriel Rosenblum, Nadav Elad, Haim Rozenberg, Felix Wiggers, Jakub Jungwirth and Hagen Hofmann, 20 May 2021, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-021-23148-2
L’équipe de recherche comprenait le Dr Nadav Elad du département de soutien à la recherche chimique de Weizmann; Dr Haim Rozenberg et Dr Felix Wiggers du Département de biologie chimique et structurale ; et Jakub Jungwirth du Département de physique chimique et biologique.
Le Dr Hagen Hofmann est titulaire de la Chaire de développement de carrière Corinne S. Koshland à perpétuité.
