Le moteur moléculaire des acides nucléiques
Pour étudier le déploiement et le repliement mécanique de diverses molécules comme les protéines et les acides nucléiques ou déterminer leurs états anormaux de repliement, du matériel et des techniques bien spéciales sont nécessaires. Dans ce cadre, les pinces optiques et les microscopes à force atomique se sont révélés être des outils extrêmement polyvalents et permettent d'étudier le fonctionnement interne des biomolécules à un niveau de détail jusqu'alors inaccessible. Le projet Sminafel financé par l'UE a axé ses travaux sur l'activité des hélicases, ces enzymes qui participent au processus de réparation de l'ADN. En hydrolysant l'adénosine triphosphate (ATP), ces protéines convertissent l'énergie chimique en énergie mécanique pour permettre l'ouverture de la double hélice de l'ADN. Les chercheurs ont développé et optimisé une technologie de pince optique qui leur a permis d'étudier le fonctionnement de ces hélicases. Ils ont plus précisément fixé des brins uniques d'ADN présentant une structure en épingle à cheveux (DNA hairpin) sur un lit de microsphères entre une micropipette et un piège optique, le flux des solutions d'ATP et d'hélicases étant assuré par un système microfluidique. Les différents paramètres du système comme les valves ou la longueur de la molécule d'ADN ont été ajustés pour permettre l'ouverture efficiente de la séquence en épingle à cheveux d'ADN et mesurer l'activité des hélicases. Les résultats expérimentaux montrent que l'amplitude des fluctuations de l'activité enzymatique de l'hélicase reste constante et indépendante de la concentration en ATP. Le seul facteur déterminant de l'activité étant la fluctuation de l'ouverture ou de la fermeture de la fourchette de réplication. La technologie développée par le projet Sminafel constitue une avancée décisive qui nous permettra de mieux comprendre le fonctionnement des moteurs moléculaires impliqués dans la réparation de l'ADN et sa machinerie de réplication. Ce système permettra probablement d'étudier en détails de nombreuses autres biomolécules.
