Vue d'artiste de la structure de l'ADN i-motif à l'intérieur des cellules, ainsi que l'outil à base d'anticorps utilisé pour le détecter. Chris Hammang Il y a 65 ans, James D. Watson et Francis H.C. Crick a fait une découverte révélatrice. "Nous avons trouvé le secret de la vie!" Crick a lâché dans un pub, Watson prétendra plus tard, après que la paire ait cartographié la célèbre structure en double hélice de l'ADN.
Maintenant, les scientifiques ont découvert que le "secret de la vie" - l'ADN - héberge un autre type de structure. En plus de la spirale double brin, un enchevêtrement à quatre brins, connu comme un i-motif, Il a été démontré qu'il existe dans tout notre matériel génétique. Sa détection dans les cellules humaines suggère qu'il se produit naturellement et qu'il pourrait jouer un rôle biologique qui pourrait être ciblé pour traiter des maladies telles que le cancer.
"Les gens avaient déjà montré qu'on pouvait former ces structures i-motif dans le tube à essai en utilisant des techniques de laboratoire, " dit Daniel Christ, responsable de la thérapie par anticorps au Garvan Institute of Medical Research en Australie et co-auteur d'une étude sur les structures de l'ADN publiée le 23 avril dans Nature Chemistry. "Mais ce qui a été exceptionnel, c'est la validation que ces structures existent réellement dans les cellules humaines vivantes. C'est ce que nous avons maintenant montré et cela signifie que des structures d'ADN totalement différentes existent dans nos cellules."
Dans la nouvelle étude, Christ et ses collègues de l'Institut Garvan, Mahdi Zeraati et Marcel Dinger, développé un fragment d'anticorps qui recherche spécifiquement et se lie aux i-motifs. L'anticorps a été équipé d'un marqueur biologique qui brille sous une lumière fluorescente. Par ici, l'équipe a pu cartographier l'emplacement des i-motifs en identifiant des marqueurs fluorescents dans les noyaux des cellules.
La méthode, Le Christ dit, vraiment « déplace la barre » dans l'avancement de notre compréhension des i-motifs puisque savoir où ils se produisent peut donner des indices sur ce qu'ils peuvent faire. L'ADN humain représente une merveille dans un emballage ingénieux. Si l'ADN d'une cellule était allongé, il s'étendrait sur environ six pieds et demi (environ 2 mètres). La nécessité d'entasser 3 milliards de paires de bases dans un espace de seulement 6 microns (0,002 pouce) de diamètre signifie que le matériel génétique est arrangé et plié en motifs complexes.
Une illustration d'un i-motif intégré dans un brin d'ADN. Mahdi Zéraati Dans cet emballage complexe, la structure en double hélice domine, mais, Christ dit que son équipe a découvert que les structures i-motif sont "assez courantes". Bien qu'ils ne puissent pas encore estimer le nombre réel de i-motifs dans l'ADN, ils sont probablement au nombre de 10, des milliers dans chaque génome, Dinger dit dans un e-mail. Ils sont aussi "dynamiques, " ce qui signifie qu'ils peuvent se plier et se déplier, selon les conditions.
Les structures sont principalement constituées de cytosines, l'une des quatre bases principales présentes dans l'ADN (et l'ARN), avec l'adénine, guanine et thymine. Normalement, les cytosines se lient aux guanines dans la structure en double hélice de l'ADN, mais dans les i-motifs, les cytosines se lient les unes aux autres pour former une ramification de la double hélice.
Les structures originales semblent également favoriser les conditions acides. C'est le genre de conditions dans lesquelles des i-motifs avaient été détectés auparavant lors d'expériences en laboratoire dans les années 1990, et les dernières recherches ont révélé que la prévalence des structures augmente dans la cellule humaine lorsque l'environnement est rendu plus acide.
Alors pourquoi les structures existent-elles ? Les scientifiques ne sont pas encore sûrs, mais certains facteurs suggèrent qu'ils peuvent jouer un rôle dans la régulation de la production de gènes. L'une des raisons est que les i-motifs se produisent principalement "en amont" d'où les gènes sont fabriqués dans la structure de l'ADN, selon Randy Wadkins, un professeur de chimie et de biochimie à l'Université du Mississippi qui n'a pas participé à l'étude.
"Nous en avons une trentaine, 000 gènes dans le génome humain mais ils ne sont pas créés tout le temps — ce n'est pas un processus continu, " explique Wadkins. "Ce sont peut-être des mécanismes qui fonctionnent comme un cadran au début de la formation des gènes et qui déterminent si vous fabriquez un peu ou beaucoup de ce gène. Les i-motifs sont généralement situés à des endroits où se trouvent des cadrans comme celui-ci."
Le laboratoire de Wadkins a étudié le rôle possible des i-motifs dans le cancer. Le problème avec les cellules cancéreuses est qu'elles se reproduisent rapidement et que leur croissance est incontrôlée. Si la structure i-motif joue un rôle dans la régulation des gènes qui signalent la croissance d'une tumeur, alors il pourrait offrir une cible pour de futures thérapies pour arrêter la propagation du cancer.
"Si vous pouviez trouver une petite molécule qui interagit avec i-motif seul, alors vous pourrez peut-être réguler la formation de, dire, cellules tumorales, " Wadkins dit, ajoutant que pour l'instant ce n'est que de la spéculation.
La prochaine étape immédiate sera de confirmer les découvertes de l'équipe australienne, puis d'approfondir les spécificités et les fonctions de ces nouvelles structures d'ADN. Comme le dit Dinger, les scientifiques commencent tout juste à comprendre toutes les formes et fonctions de l'ADN humain.
"Nous ne pouvons interpréter qu'environ 2% du génome humain, " dit Dinger. " La fonction de la plupart reste un mystère - la découverte de l'i-motif ajoute une nouvelle lentille à travers laquelle nous pouvons regarder le génome et comprendre comment il fonctionne. "
Maintenant c'est intéressantJames Watson, Frances Crick et Maurice Wilkins ont reçu un prix Nobel en 1962 pour leur travail de découverte du modèle à double hélice de l'ADN. Des récits ultérieurs détaillent comment Wilkins avait montré à Watson un portrait cristallographique critique de l'ADN capturé par un autre chercheur en ADN (une femme), Rosalinde Franklin, juste avant que Watson et Crick ne finalisent leur théorie sur la structure de l'ADN. En 1956, Rosalind Franklin est tombée malade d'un cancer et est décédée moins de deux ans plus tard. Un débat sur la question de savoir si Franklin a reçu le mérite de sa contribution à la découverte se poursuit.
