Avec de nouveaux outils capables de saisir des brins individuels d'ADN et de les étirer comme des élastiques, Les scientifiques de l'Université Rice s'efforcent de percer un mystère de la génomique moderne. Leurs dernières découvertes, qui apparaissent dans Lettres d'examen physique , offrir de nouveaux indices sur la constitution physique de segments impairs d'ADN qui n'ont qu'une seule base d'ADN, adénine, répété des dizaines de fois de suite.

Ces mystérieuses "répétitions poly(dA)" sont dispersées dans tout le génome humain. Les scientifiques les ont également trouvés dans les génomes des animaux, plantes et d'autres espèces au cours de la dernière décennie. Mais les chercheurs ne savent pas pourquoi ils sont là, quelle fonction ils remplissent ou pourquoi ils se produisent uniquement avec la base d'ADN adénine et pas les trois autres bases d'ADN - cytosine, guanine et thymine.

« Des études antérieures sur le poly(dA) ont suggéré que les bases adénines s'empilent de manière très uniforme, " dit Ching-Hwa Kiang, co-auteur de la nouvelle étude et professeur adjoint de physique et d'astronomie à Rice. "Notre enquête s'est concentrée sur ce qui se passe lorsque des brins simples de poly(dA) ont été étirés et que ces piles ont été séparées."

Le groupe de recherche de Kiang est spécialisé dans l'étude des propriétés physiques et mécaniques des protéines et des acides nucléiques, et leur outil principal est l'un des piliers de la recherche en nanotechnologie - le microscope à force atomique, ou AFM. L'aspect commercial d'un AFM est comme une minuscule aiguille de phonographe. La pointe de l'aiguille n'a pas plus de quelques atomes de large, et l'aiguille est au bout d'un bras qui monte et descend sur la surface de ce qui est mesuré. Alors que les nanotechnologues utilisent l'appareil pour mesurer l'épaisseur des échantillons, Le groupe de Kiang l'utilise d'une manière différente.

Pour commencer ses expériences, Kiang place d'abord une fine couche des protéines qu'elle souhaite étudier sur une surface plane. Celui-ci est placé sous le bras AFM afin que l'aiguille AFM flottante puisse plonger et saisir les extrémités de l'une des protéines. Lorsque le bras se rétracte, il démêle la protéine.

Toutes les protéines se replient en une forme caractéristique. Comme de minuscules sources, ils restent dans cet état compact de "plus basse énergie" à moins qu'ils ne soient séparés.

La nouvelle étude sur le poly(dA) a été menée par Kiang, Wuen-shiu Chen, étudiant diplômé de Rice, et ses collègues de Rice et de l'Université nationale Chung Hsing (NCHU) à Taïwan. L'équipe a découvert que le poly(dA) se comporte différemment selon la vitesse à laquelle il est étiré. Lorsque l'AFM a oscillé rapidement, les segments poly(dA) se comportaient comme n'importe quel autre segment d'ADN simple brin. Mais lorsque le mouvement de l'AFM a été ralenti, l'équipe a constaté que la quantité de force requise pour étirer le poly(dA) a changé. A deux endroits particuliers, le brin s'allonge sur une courte distance sans aucune force supplémentaire.

"Typiquement, les simples brins d'ADN se comportent comme un élastique :la résistance augmente à mesure qu'ils s'étirent, ce qui signifie que vous devez tirer de plus en plus fort pour continuer à les étirer, " dit Kiang. "Avec poly(dA), nous avons trouvé ces deux points où cela ne s'applique pas. C'est comme si tu devais tirer de plus en plus fort, puis pendant un court instant, la bande s'étire sans aucune force supplémentaire."

Kiang a déclaré que les causes exactes et les implications du phénomène ne sont pas claires. Mais les scientifiques savent que l'ADN double brin doit être séparé à des endroits discrets afin que la machinerie de la cellule puisse lire le code génétique et le convertir en protéines. Il y a eu des spéculations que les répétitions d'adénine jouent un rôle dans l'ordre des informations génomiques; Kiang a déclaré que les nouvelles découvertes soulèvent encore plus de questions sur le rôle que les répétitions pourraient jouer dans la régulation des gènes et l'empaquetage du génome et comment elles pourraient être des cibles potentielles pour les médicaments contre le cancer.