Le mouvement bidirectionnel entraîne la formation de la boucle d'ADN

Le mouvement bidirectionnel entraîne la formation de la boucle d'ADN

Des scientifiques de Delft, Vienne et Lausanne ont découvert que les machines protéiques qui façonnent notre ADN peuvent changer de direction. Jusqu’à présent, les chercheurs pensaient que ces moteurs dits SMC, qui réalisent des boucles dans l’ADN, ne pouvaient se déplacer que dans une seule direction. La découverte, qui sera publiée danscelluleest essentiel pour comprendre comment ces moteurs façonnent notre génome et régulent nos gènes.

Connectez l'ADN

"Parfois, une cellule doit changer rapidement quels gènes doivent être exprimés et lesquels doivent être désactivés, par exemple en réponse à la nourriture, à l'alcool ou à la chaleur. Pour désactiver les gènes, les cellules utilisent des moteurs de maintenance structurelle des chromosomes (SMC), qui se comportent comme des commutateurs pour connecter différentes parties de l'ADN", explique le premier auteur Roman Barth.

Cependant, les machines SMC ne savent pas quelles pièces connecter. Ils chargent simplement quelque part sur l'ADN et commencent à le boucler jusqu'à ce qu'il atteigne un point où il est forcé de s'arrêter. Par conséquent, ils s’appuient fortement sur la capacité d’explorer les deux côtés de l’ADN pour trouver les bons panneaux d’arrêt. "

Roman Barth, Université de technologie de Delft

Boîte de vitesse

Les biophysiciens technologiques de l'Université de technologie de Delft ont découvert que les moteurs SMC peuvent changer de direction, contrairement à ce que l'on pensait possible. "Nos expériences montrent que les SMC extraient momentanément l'ADN d'un côté, puis changent de direction pour extraire l'ADN du côté opposé. De cette façon, au fil du temps, ils peuvent extraire l'ADN des deux côtés dans une boucle. Nous avons constaté que cela était vrai pour tous les types de moteurs SMC, qui sont nombreux", explique le professeur Cees Dekker de Delft, qui a supervisé la recherche. "Vous pouvez le faire avec un seul. Comparez les vitesses dans une voiture : un levier de vitesses manuel vous permet de faire avancer ou reculer la voiture. Nous avons même identifié le « levier de vitesses », la sous-unité protéique NIPBL, dans la protéine motrice cohésine SMC. »

Une nanotechnologie impressionnante

Pour découvrir la marche arrière des moteurs SMC, les chercheurs ont utilisé un microscope artisanal avancé pour examiner des protéines individuelles sur des molécules d'ADN individuelles. C'est en soi un exploit impressionnant, comme l'explique Barth : « Une seule cellule contient des millions de protéines et le corps humain est composé de milliards de cellules. Extraire quelques protéines et pouvoir les observer individuellement est un exploit de la nanotechnologie qui implique l'imagerie à une échelle de nanomètres – 100 000 plus petite que la largeur d'un cheveu humain.

Maladies neurodégénératives

"Une fois que nous aurons compris comment les moteurs moléculaires SMC façonnent l'ADN, nous pourrons nous demander ce qui ne va pas dans des maladies comme le cancer et les maladies neurogénératives, et surtout comment cela peut être corrigé", explique Barth. "Les maladies neurogénératives, par exemple, peuvent être le résultat de gènes dérégulés aux premiers stades de la grossesse dans les cellules de l'embryon."

La science en action

L’étude dissipe enfin la confusion au sein de la communauté scientifique concernant diverses théories contradictoires sur le fonctionnement des SMC. Les premières recherches suggéraient que les SMC ne pouvaient se déplacer que dans une seule direction, tandis que d'autres recherches suggéraient qu'ils attiraient l'ADN des deux côtés simultanément. La découverte résout ces controverses. Barth : Après avoir trouvé des points communs entre les moteurs SMC, cela aide à concentrer et à optimiser le domaine de recherche SMC. Nous n’avons plus besoin de rechercher un nouveau mécanisme pour chaque protéine SMC individuelle. Cela accélérera également le domaine des sciences appliquées. I. Je suis heureux que ces connaissances pénètrent dans les sociétés pharmaceutiques, les hôpitaux et éventuellement les cabinets médicaux. "

Sources :