Des molécules artificielles qui miment l'ADN
Publié par Adrien le 04/04/2018 à 00:00
Source: CNRS
Non seulement les molécules synthétiques peuvent imiter les structures de leurs modèles biologiques, mais elles peuvent aussi assumer leurs fonctions et même leur faire concurrence. C'est ce que viennent de démontrer des chercheurs du CNRS, de l'Inserm et de l'université de Bordeaux (Cette page est consacrée au PRES Université de Bordeaux. Pour les pages sur les universités, voir Université Bordeaux I, Université Bordeaux II, Université Bordeaux...) en mettant au point (Graphie) une séquence artificielle mimant pour la première fois les propriétés de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa mesure, sa...) de l'ADN. Cette molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité...) artificielle est capable d'inhiber l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) de plusieurs enzymes, y compris celle utilisée par le VIH pour insérer son génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le...) dans celui de sa cellule-hôte. Ces résultats, publiés le 2 avril 2018 dans Nature Chemistry, ouvrent la voie à de nouveaux outils pharmacologiques basés sur l'inhibition des interactions ADN-protéines.


Représentation d'une double hélice d'ADN (à droite) et d'un mime de l'ADN (à gauche), constitué d'une simple hélice, à la surface de laquelle deux réseaux de charges négatives (sphères rouges et grises) sont positionnés comme les charges négatives des deux brins de l'ADN.
© Ivan Huc.

L'ADN, molécule centrale du vivant, est le porteur de l'information génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les gènes.) organisée dans les deux brins complémentaires de sa double hélice. Pour que l'information génétique soit lue et mise à exécution, ou au contraire pour empêcher ou réguler son expression, une multitude de protéines interagissent avec l'ADN, par exemple en "s'accrochant" aux charges négatives situées à sa surface. C'est le cas de l'intégrase du VIH qui permet l'insertion de l'ADN viral au sein de l'ADN humain et de la topoisomérase 1, une enzyme (Une enzyme est une molécule (protéine ou ARN dans le cas des ribozymes) permettant d'abaisser l'énergie d'activation d'une réaction et d'accélérer jusqu'à des millions de fois les...) qui sert à relâcher les tensions au sein de la molécule d'ADN lorsque celle-ci est surenroulée.

Des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute...) de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des...) et biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de...) des membranes et nano-objets (CNRS/Université de Bordeaux/Bordeaux INP) (1), du Laboratoire de microbiologie (La microbiologie est la science qui étudie les micro-organismes (ou microorganismes).) fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) et pathogénicité (CNRS/Université de Bordeaux) et de l'Institut de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) en cancérologie (L'oncologie ou carcinologie ou cancérologie est la spécialité médicale d'étude, de diagnostic et de traitement des cancers. Un médecin qui pratique cette discipline est appelé oncologue ou cancérologue....) de Montpellier (Inserm/Université de Montpellier) ont réussi à synthétiser des molécules hélicoïdales qui imitent parfaitement les caractéristiques de surface de la double hélice d'ADN et notamment le positionnement (On peut définir le positionnement comme un choix stratégique qui cherche à donner à une offre (produit, marque ou enseigne) une position crédible,...) de ses charges négatives. Ces molécules sont des dérivées de foldamères aromatiques, des objets synthétiques ayant une forte propension à adopter des formes repliées, dans le cas présent une hélice simple. L'imitation est si convaincante que ces foldamères agissent comme des leurres pour certaines protéines se liant (Un liant est un produit liquide qui agglomère des particules solides sous forme de poudre. Dans le domaine de la peinture, il permet au pigment d'une peinture de coller sur le support, il est alors...) à l'ADN, y compris la topoisomérase 1 et l'intégrase du VIH. Les chercheurs ont démontré que les mimes synthétiques constituent de meilleurs ligands pour ces enzymes que l'ADN naturel et ceci même avec des concentrations faibles de foldamères. Il semblerait que cette efficacité soit due à leurs quelques différences avec l'ADN naturel.

Ces mimes d'ADN ouvrent la voie à des approches encore inexplorées dans l'inhibition des interactions ADN-protéines qui pourraient, à l'avenir, déboucher sur de nouveaux médicaments.

Notes:
(1) Parmi lesquels des chercheurs de l'équipe d'Ivan Huc à l'Institut Européen de chimie et biologie (CNRS/Inserm/Université de Bordeaux).
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