• Home
  • Chimie
  • Astronomie
  • Énergie
  • La nature
  • Biologie
  • Physique
  • Électronique
  •  science >> Science >  >> Chimie
    L'enzyme ADN brasse les membranes cellulaires mille fois plus vite que son homologue naturel

    Une enzyme ADN synthétique s'insère dans une membrane cellulaire, provoquant un brassage des lipides entre les couches membranaires interne et externe. Crédit :Christopher Maffeo

    Une nouvelle enzyme synthétique, fabriqué à partir d'ADN plutôt que de protéines, retourne les molécules lipidiques à l'intérieur de la membrane cellulaire, déclenchant une voie de signal qui pourrait être exploitée pour induire la mort cellulaire dans les cellules cancéreuses.

    Des chercheurs de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign et de l'Université de Cambridge affirment que leur enzyme ADN de brouillage des lipides est la première de sa catégorie à surpasser les enzymes naturelles - et ce de trois ordres de grandeur. Ils ont publié leurs découvertes dans la revue Communication Nature .

    "Les membranes cellulaires sont tapissées d'un ensemble différent de molécules à l'intérieur et à l'extérieur, et les cellules consacrent beaucoup de ressources à ce maintien, " a déclaré le responsable de l'étude Aleksei Aksimentiev, professeur de physique à l'Illinois. "Mais à certains moments de la vie d'une cellule, l'asymétrie doit être démantelée. Ensuite, les marqueurs qui étaient à l'intérieur deviennent à l'extérieur, qui envoie des signaux pour certains processus, comme la mort cellulaire. Il existe des enzymes dans la nature qui font cela, appelées brouillages. Cependant, dans certaines maladies où les brouillages sont déficients, cela ne se passe pas correctement. Notre scramblase synthétique pourrait être une voie thérapeutique. »

    Le groupe d'Aksimentiev a découvert l'activité scramblase de l'ADN en examinant les structures de l'ADN qui forment des pores et des canaux dans les membranes cellulaires. Ils ont utilisé le supercalculateur Blue Waters du National Center for Supercomputing Applications de l'Illinois pour modéliser les systèmes au niveau atomique. Ils ont vu que lorsque certaines structures d'ADN s'insèrent dans la membrane - dans ce cas, un faisceau de huit brins d'ADN avec du cholestérol aux extrémités de deux des brins - les lipides de la membrane autour de l'ADN commencent à se mélanger entre les couches membranaires interne et externe.

    Crédit :Université de l'Illinois à Urbana-Champaign

    Pour vérifier l'activité de brouillage prédite par les modèles informatiques, Le groupe d'Aksimentiev à l'Illinois s'est associé au groupe du professeur Ulrich Keyser à Cambridge. Le groupe de Cambridge a synthétisé l'enzyme ADN et l'a testée dans des bulles membranaires modèles, appelées vésicules, puis dans les cellules cancéreuses du sein humain.

    "Les résultats montrent de manière très concluante que notre nanostructure d'ADN facilite en effet le brouillage rapide des lipides, " a déclaré Alexandre Ohmann, un étudiant diplômé à Cambridge et co-premier auteur de l'article avec Chen-Yu Li, étudiant diplômé de l'Illinois. "Le plus intéressant, le taux de retournement élevé indiqué par les simulations de dynamique moléculaire semble être du même ordre de grandeur dans les expériences :jusqu'à mille fois plus rapide que ce qui a été précédemment montré pour les brouillages naturels."

    A lui seul, l'ADN brouillé produit la mort cellulaire sans discernement, dit Aksimentiev. L'étape suivante consiste à le coupler avec des systèmes de ciblage qui recherchent spécifiquement certains types cellulaires, dont un certain nombre ont déjà été développés pour d'autres agents ADN.

    "Nous travaillons également à rendre ces structures de brouillage activées par la lumière ou un autre stimulus, ils ne peuvent donc être activés qu'à la demande et peuvent être désactivés, " a déclaré Aksimentiev.

    « Bien que nous ayons encore un long chemin à parcourir, ce travail met en évidence l'énorme potentiel des nanostructures d'ADN synthétique avec des applications possibles pour des médicaments et des thérapies personnalisés pour une variété de problèmes de santé à l'avenir, " a dit Ohmann.


    © Science https://fr.scienceaq.com