Les scientifiques révèlent comment une «machine moléculaire» dans les cellules bactériennes empêche la torsion fatale de l'ADN, ce qui pourrait être crucial dans le développement de nouveaux traitements antibiotiques.

La réplication de l'ADN est vitale pour toutes les formes de vie, mais dans certains organismes, il peut être évité par des torsions dans la séquence d'ADN, appelés "superbobines". Si trop de supercoils sont autorisés à s'accumuler, les cellules vitales au maintien de la vie mourront.

Une machine moléculaire, appelé ADN gyrase, qui se trouve dans les cellules bactériennes mais pas dans les cellules humaines, détend les torsions pour permettre à la réplication de l'ADN de se poursuivre normalement, mais jusqu'à présent, il y avait une compréhension limitée de la façon dont il le fait en temps réel dans les cellules vivantes réelles.

Le processus est particulièrement intéressant pour les développeurs de médicaments, car si l'ADN gyrase peut être interrompu avec succès, car il empêche les torsions de se produire dans les cellules d'ADN bactériennes, les bactéries mourront et la menace d'infection pour l'hôte sera évitée.

Lueur jaune

L'équipe de l'Université de York, en collaboration avec le Centre John Innes, Oxford, et l'Université Adam Mickiewicz, Pologne, utilisé un microscope laser spécial pour éclairer une protéine fluorescente, ce qui fait briller l'ADN gyrase en jaune. Cela a permis aux scientifiques de voir à l'intérieur d'une cellule bactérienne et, pour la première fois, observez comment la machinerie moléculaire empêche les torsions de l'ADN.

Professeur Mark Leake, des départements de biologie et de physique de l'Université de York, a déclaré:"En utilisant des protéines fluorescentes modifiées, l'ADN gyrase peut devenir jaune tandis que la machinerie cellulaire, qui est utilisé pour répliquer réellement l'ADN, peut être marqué avec une protéine rougeoyante différente.

"Ces couleurs distinctes peuvent ensuite être divisées en différents canaux de détection pour permettre d'observer l'emplacement précis de l'ADN gyrase par rapport au point exact auquel la réplication de l'ADN se produit réellement à l'intérieur d'une seule cellule bactérienne vivante."

Les chercheurs ont découvert que l'ADN gyrase concentre ses activités de relaxation de torsion juste devant le point auquel l'ADN est répliqué dans une cellule.

Nanoéchelle

Le professeur Leake a déclaré:"Les machines moléculaires qui effectuent la réplication de l'ADN font la navette le long de l'ADN, mais ce travail peut entraîner de minuscules torsions d'ADN à l'échelle nanométrique qui s'accumulent devant la machinerie de réplication, tout comme des câbles emmêlés à l'arrière de votre téléviseur.

"Nous avons maintenant montré que plusieurs dizaines de molécules d'ADN gyrase se lient activement à une zone directement devant la machinerie de réplication et détendent les nano-torsions d'ADN plus rapidement que la machinerie de réplication elle-même ne se déplace le long de l'ADN.

"Ils empêchent essentiellement la formation d'une" barrière de torsion " qui empêcherait les machines de réplication de faire la navette le long de l'ADN, arrêter la réplication, et tuez la cellule."

Super-bugs

L'ADN gyrase est une cible pour un certain nombre d'antibiotiques différents, mais avec l'émergence de plusieurs « super-bugs » résistants aux antibiotiques, il est plus urgent de comprendre comment les cellules bactériennes fonctionnent en temps réel.

Le professeur Leake a déclaré:"Maintenant que nous savons comment l'ADN gyrase joue vraiment son rôle à l'intérieur des bactéries vivantes, nous pouvons aider à la conception de nouveaux types de médicaments qui peuvent empêcher l'ADN gyrase de fonctionner, ce qui permettra aux médicaments d'être plus ciblés et finalement de tuer les infections bactériennes dangereuses chez l'homme.

"Les cellules humaines ont des mécanismes similaires pour résoudre les torsions de l'ADN, mais en utilisant des machines moléculaires différentes, et nos travaux sur l'ADN gyrase dans les bactéries nous donnent des informations précieuses sur les mécanismes généralisés régissant le fonctionnement de cette classe de biomolécules remarquables pour tous les organismes."