La recherche, menée par une équipe de scientifiques dirigée par le professeur Hashim M. Al-Hashimi de l'Université Duke, s'est concentrée sur une machine moléculaire connue sous le nom d'ARN polymérase, qui agit comme un régulateur principal de la transcription. Cette machine moléculaire lit le code génétique de l'ADN et l'utilise comme modèle pour construire des molécules d'ARNm qui transmettent les instructions génétiques à d'autres parties de la cellule pour la synthèse des protéines.
L'un des défis de la transcription est la possibilité de glissement ou de blocage de l'ARN polymérase, entraînant des erreurs dans la synthèse de l'ARNm et des mutations potentiellement dangereuses dans l'information génétique de la cellule. Pour éviter ces erreurs, les cellules emploient un mécanisme de relecture sophistiqué impliquant une région de l'ARN polymérase connue sous le nom de « règle moléculaire ».
Le professeur Al-Hashimi et son équipe ont découvert que la règle moléculaire atteint sa précision non pas par une mesure précise, mais plutôt par des changements conformationnels dynamiques qui permettent à l'ARN polymérase de « détecter » rapidement lorsque la transcription se déroule incorrectement. Cette flexibilité garantit que toutes les erreurs sont détectées et corrigées avant qu’elles n’entraînent des altérations permanentes de la molécule d’ARNm.
L’équipe de recherche a utilisé des techniques biophysiques avancées, notamment le transfert d’énergie par résonance de fluorescence à molécule unique (smFRET) et des simulations de dynamique moléculaire, pour découvrir la nature dynamique de la règle moléculaire et son rôle dans le maintien de la fidélité transcriptionnelle. Ces techniques ont fourni des informations en temps réel sur les changements structurels qui se produisent lors de la transcription et ont permis aux scientifiques d'observer la règle moléculaire en action.
Les résultats jettent un nouvel éclairage sur l'interaction critique entre la dynamique structurelle et la fonction biologique dans les processus cellulaires, révélant l'élégance et la précision des mécanismes moléculaires que les cellules emploient pour assurer l'exactitude du transfert d'informations. Comprendre ces mécanismes a des implications potentielles dans la compréhension et potentiellement dans le traitement des maladies et troubles génétiques résultant d’erreurs de transcription de l’ADN en ARN.
L'étude, publiée dans la prestigieuse revue Nature, souligne l'importance de la recherche interdisciplinaire à l'interface de la chimie, de la biologie et de la physique pour faire progresser notre compréhension des processus cellulaires complexes. En découvrant les secrets du transfert d'informations cellulaires, les scientifiques continuent d'ouvrir la voie à des approches innovantes dans le domaine de la génétique, ouvrant ainsi de nouvelles voies pour le diagnostic et le traitement des maladies.
