Le décryptage du mécanisme de super-enroulement de l'ADN
Le super-enroulement de l'ADN se caractérise par l'enroulement des brins d'ADN, ce phénomène joue un rôle important dans de nombreux processus biologiques comme le compactage de l'ADN au niveau du chromosome. Certaines enzymes comme par exemple la topoisomérase sont également capables de modifier la structure de l'ADN pour faciliter les processus de réplication ou de transcription. Le projet REV GYR MECH financé par l'UE vient juste de terminer ses recherches sur le mécanisme de super-enroulement de l'ADN de Thermotoga maritima (T. Maritime), une bactérie hyperthermophile qui vit dans les cheminées géothermales. La température optimale de cette bactérie se situe aux environs de 80°C, ce qui en fait un exemple unique dans l'univers bactérien. Une enzyme, la gyrase inverse que l'on trouve dans les organismes hyperthermophiles est capable d'introduire des super-enroulements positifs de l'ADN. Cette enzyme a suscité beaucoup d'intérêt dans les milieux de la recherche ces dernières années en raison de sa structure unique et de sa fonction. Les chercheurs de REV GYR MECH ont étudié cette enzyme d'un point de vue biophysique. Leur objectif était d'élaborer un modèle capable d'associer séquence architecturale et fonction. Les chercheurs ont étudié plus précisément comment les nucléotides et l'ADN se liaient et comment l'intercommunication qui en résultait pouvait faciliter le super-enroulement. L'équipe du projet a éliminé une séquence fondamentale de l'enzyme appelée le domaine latch. La suppression de cette séquence partielle entrainait une perte de la coopérativité de l'association ADN et nucléotides et empêchait l'enzyme de distinguer l'ADN simple brin de l'ADN double brin. De plus, son activité de super-enroulement a été complètement abolie, indiquant le rôle majeur de la séquence latch dans ce processus. En utilisant les techniques de cristallographie moléculaire, l'équipe a pu développer un modèle dynamique du fonctionnement de la gyrase inverse. Des expériences de transfert d'énergie par résonance de fluorescence (FRET, pour Fluorescence resonance energy transfer) ont ensuite validé ce modèle. En fixant des molécules fluorescentes sur les domaines d'interaction de l'enzyme au moment de la liaison du nucléotide et de l'ADN, les chercheurs ont observé que l'enzyme montrait un «retournement» de ces séquences à des températures basses (sub-physiologiques) et en présence d'autres grandes molécules d'ADN comme les plasmides. Les travaux de REV GYR MECH nous donnent ainsi un aperçu du fonctionnement complexe de l'ADN d'un micro-organisme très ancien. En tant que tels, ces résultats nous permettent également d'entrevoir les mécanismes moléculaires d'autres réactions associant l'ADN et des enzymes.
