De nouvelles techniques pour étudier la réparation d'ADN cassé
Il est donc critique d'élucider le processus de réparation de l'ADN pour développer des thérapies efficaces. Les scientifiques qui travaillent sur le projet SM-DNA-REPAIR (New single-molecule techniques and their application in the study of DNA break repair) ont mis au point des instruments et des techniques biophysiques afin de visualiser en temps réel la dynamique de la réparation de l'ADN au niveau de la molécule. Les chercheurs se sont concentrés sur l'hélicase-nucléase AddAB et le complexe du maintien structurel des chromosomes (SMC) chez Bacillus subtilis. Ces complexes sont impliqués dans la réparation de l'ADN et permettent de maintenir l'intégrité du génome. Toute interruption de leur fonction pourrait résulter en des maladies fatales. Le projet a franchi plusieurs étapes notables. Les scientifiques ont réalisé des pincettes optiques et magnétiques à l'aide d'un microscope optique, d'une caméra CCD et de perles magnétiques. Ce système a permis de déterminer la dynamique de la translocation AddAB et le rôle crucial des séquences régulatrices, lors de la résection de l'interruption de l'ADN double brin. Notamment, les études ont apporté de nouvelles informations sur les mécanismes de la reconnaissance de l'instigateur hotspot de croisement (Chi), qui sont des séquences spécifiques de hotspot de recombinaison. Les résultats ont été publiés dans Molecular Cell en 2011 et dans PNAS en 2013. Les membres de SM-DNA-REPAIR ont également étudié les interactions entre l'ADN et la protéine au niveau de la particule, après avoir réalisé des pincettes optiques impliquant une microscopie vidéo et des lasers. Cela a permis aux chercheurs de déterminer les forces impliquées dans une seule interaction biotine-strépavidine, et de mesurer les courbes force-extension de l'ADN double brin et de l'ARN. Les résultats ont été publiés dans JACS en 2013. Les chercheurs sont parvenus à modifier un microscope commercial à force atomique, pour imager l'ADN dans l'air et un tampon liquide au taux impressionnant d'une image par seconde. À l'aide de ce système, ils ont pu mieux comprendre la réaction de la résection AddAB ainsi que la stœchiométrie des complexes de protéine comme SMC. L'expertise des membres du projet dans l'imagerie AFM s'est avérée précieuse dans plusieurs collaborations de recherche, dont les résultats ont été publiés dans plusieurs revues prestigieuses à comité de lecture. Parmi les sujets traités, citons la dynamique de l'ARN à double brin, la caractérisation de la nanostructure et le lien du peptide à l'ADN. Les outils et méthodologies de SM-DNA-REPAIR ont des applications qui vont au-delà de l'étude des mécanismes impliqués dans la réparation de l'ADN. Ils pourraient s'avérer importants dans le génie tissulaire, le génie protéique ainsi que le développement de médicaments et de biomatériaux. Par ailleurs, ils peuvent être adaptés à la recherche axée vers l'encouragement de la sécurité alimentaire à travers une amélioration des récoltes et de l'élevage d'animaux.
Mots‑clés
Réparation de cassure de l'ADN, biophysique, AddAB, SMC, pincettes magnétiques, Chi, pincettes optiques, AFM
