Lorsque les scientifiques ont découvert ADN et ont appris à le contrôler, non seulement la science mais aussi la société ont été révolutionnées. Aujourd’hui, les chercheurs et l’industrie médicale créent couramment des structures d’ADN artificielles à de nombreuses fins, notamment pour le diagnostic et le traitement des maladies.
Aujourd’hui, une équipe internationale de chercheurs rapporte avoir créé une supermolécule puissante qui pourrait révolutionner davantage la science.
Le travail est publié dans Nature Communications. Les auteurs sont de l’Université du Danemark méridional (Danemark), de la Kent State University (États-Unis), de l’Université de Copenhague (Danemark), de l’Université d’Oxford (Royaume-Uni) et de l’ATDBio (Royaume-Uni). Les auteurs principaux sont Chenguang Lou, professeur associé, Université du Sud du Danemark et Hanbin Mao, professeur, Kent State University, USA.
La prochaine génération de nanotechnologies
Les chercheurs décrivent leur supermolécule comme un mariage entre l’ADN et les peptides.
L’ADN est l’une des plus importantes biomolécules, tout comme les peptides ; les structures peptidiques sont utilisées, entre autres, pour créer des protéines artificielles et diverses nanostructures.
“Si vous combinez ces deux éléments, comme nous l’avons fait, vous obtenez un outil moléculaire très puissant, qui pourrait conduire à la prochaine génération de nanotechnologies ; il pourrait nous permettre de fabriquer des nanostructures plus avancées, par exemple pour détecter des maladies”, explique l’auteur correspondant, Chenguang Lou, professeur associé au département de physique, de chimie et de pharmacie de l’université du Danemark du Sud.
La cause de la maladie d’Alzheimer
Selon les chercheurs, un autre exemple est que ce mariage de peptides à l’ADN peut être utilisé pour créer des protéines artificielles, qui seront plus stables et donc plus fiables à travailler que les protéines naturelles, qui sont vulnérables à la chaleur, aux UV, aux réactifs chimiques, etc.
“Notre prochaine étape consistera à examiner si elle peut être utilisée pour expliquer la cause de la maladie d’Alzheimer. Alzheimer dans laquelle les peptides dysfonctionnels sont coupables”, déclare l’autre auteur correspondant, Hanbin Mao, professeur de chimie et de biochimie à la Kent State University.
Les travaux de recherche font état des propriétés mécaniques d’une nouvelle structure composée de structures d’ADN à trois brins et de structures peptidiques à trois brins. Cela peut sembler simple, mais c’est loin d’être le cas.
Gauche et droite dans la nature
Il est rare dans la nature que les structures d’ADN et de peptides soient chimiquement liées comme l’est cette nouvelle structure.
Dans la nature, ils se comportent souvent comme chien et chat, bien que certaines interactions clés soient essentielles à tout organisme vivant. L’une des raisons possibles de ce comportement est ce que l’on appelle la chiralité – parfois décrite aussi comme le sens de la main.
Toutes les structures biologiques, des molécules au corps humain, ont une chiralité fixe ; pensez à notre cœur, qui est toujours positionné sur le côté gauche de notre corps. L’ADN est toujours droitier et les peptides sont toujours gauchers, si bien qu’essayer de les combiner est une tâche extrêmement difficile.
Changer de gauche à droite
“Imaginez que vous voulez empiler vos deux mains en faisant correspondre chaque doigt alors que les deux paumes sont orientées dans la même direction. Vous découvrirez qu’il est impossible de le faire. Vous ne pouvez le faire que si vous parvenez à faire en sorte que vos deux mains aient la même chiralité”, explique Hanbin Mao.
C’est ce qu’a fait l’équipe de recherche : tromper la chiralité. Ils ont changé la chiralité du peptide de gauche à droite, de sorte qu’il s’adapte à la chiralité de l’ADN et travaille avec lui au lieu de le repousser.
“C’est la première étude qui montre que la chiralité de l’ADN et des structures peptidiques peut communiquer et interagir lorsque leur chiralité est modifiée”, explique Chenguang Lou.
Alors pourquoi avons-nous une main gauche et une main droite ?
Les chercheurs déclarent être les premiers à fournir une réponse à la question de savoir pourquoi le monde biologique est chiral :
“La réponse est l’énergie : le monde chiral nécessite l’énergie la plus faible pour se maintenir, il est donc le plus stable”, explique Hanbin Mao.
En d’autres termes : La nature cherchera toujours à dépenser le moins d’énergie possible.
Référence : “Chirality transmission in macromolecular domains” par Shankar Pandey, Shankar Mandal, Mathias Bogetoft Danielsen, Asha Brown, Changpeng Hu, Niels Johan Christensen, Alina Vitaliyivna Kulakova, Shixi Song, Tom Brown, Knud J. Jensen, Jesper Wengel, Chenguang Lou et Hanbin Mao, 10 janvier 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-021-27708-4
