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DNA replication and biotechnological applications

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Reconstituer les fragments d'Okasaki

Des recherches financées par l'Europe, explorent les mécanismes fondamentaux de la réplication de l'ADN. Pour ce faire, les scientifiques ont fait appel à nos lointains parents microbiens afin de concevoir des systèmes modèles.

Santé

Les mécanismes biochimiques impliqués dans la création d'une copie parfaite des brins d'ADN sont extrêmement complexes, spécialement chez les organismes supérieurs. Bien que de nombreuses pièces constituant le puzzle de la réplication de l'ADN soient maintenant connues, certaines restent encore mystérieuses. Les partenaires du projet REPBIOTECH, financé par l'UE, ont cherché à comprendre les différentes étapes de ce processus pour le groupe microbien des Archaea. Ces micro-organismes ayant suivi leur propre chemin évolutif, une partie de leur biochimie présente plus de similitudes avec celle des cellules eucaryotes qu'avec celle des procaryotes. Les chercheurs sont partis de l'idée générale que les cascades métaboliques des archéobactéries étant généralement plus simples, leur élucidation en serait facilitée et qu'elles permettraient d'établir un parallèle avec les voies métaboliques chez l'homme. De plus, des recherches antérieures au projet REPBIOTECH ont révélé la présence de petits brins d'ADN en développement, appariés avec des segments d'ARN 5' chez l'archéobactérie hyperthermophile, Pyrococcus abyssi. La taille et la structure de ces fragments se sont révélés extrêmement proches des fragments d'Okasaki, que l'on retrouve chez les eucaryotes. L'équipe du projet de l'université de Paris-Sud a cherché à savoir comment exactement, les amorces d'ARN permettant d'effectuer la jonction des fragments d'Okazaki étaient produites, puis éliminées. Pour pouvoir développer un modèle, les chercheurs ont cloné et surexprimé les protéines de P. abyssi impliquées dans ce processus. Ils ont utilisé la technique de résonance plasmonique de surface afin d'analyser les interactions potentielles. Pour quatre des molécules candidates, les chercheurs ont pu mettre en évidence des liaisons de très forte affinité. La technique de précipitation d'affinité GST (pull-down) et l'analyse des activités enzymatiques associées ont ensuite été utilisées pour confirmer les interactions protéine-protéine. Un modèle fonctionnel complexe de la maturation des fragments d'Okazaki chez les archéobactéries a ainsi pu être reconstitué. Bien que ces modèles complets n'expliquent qu'une infime partie de l'ensemble du processus, ils représentent un progrès majeur dans la compréhension de la réplication de l'ADN. La réplication cellulaire et ses dysfonctionnements étant à l'origine de nombreuses maladies comme le cancer, la connaissance des mécanismes moléculaires qui la dirigent représenterait un outil très puissant pour la médecine. Image: Pyrococcus abyssi se développe à proximité des cheminées sous-marines, où la lumière du soleil ne passe pas, mais où la pression atteint les 200atm et la température est extrêmement élevée.

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