Recherche publiée cette semaine dans JACS ( Journal de l'American Chemical Society ) montre la translocation continue et contrôlée d'un polymère d'ADN simple brin (ADNsb) à travers un nanopore de protéine par une enzyme ADN polymérase. L'article rédigé par des chercheurs de l'Université de Californie à Santa Cruz (UCSC) jette les bases d'un moteur moléculaire, un composant essentiel du séquençage de brins utilisant des nanopores. Les chercheurs de l'UCSC collaborent avec la société britannique Oxford Nanopore Technologies, développeurs d'une technologie de séquençage d'ADN nanopore.
La nouvelle recherche fait progresser les travaux antérieurs montrant que l'ADN pouvait être déplacé à travers un nanopore à l'aide d'une polymérase. Le mouvement de l'ADN dans l'étude précédente était effectué par une série de polymérases et nécessitait une électronique complexe pour le contrôle. Les améliorations notées dans l'article JACS incluent des techniques permettant un mouvement continu de l'ADNsb, donnant un signal ininterrompu lorsque le brin a été déplacé à travers le nanopore en temps réel. La construction enzyme-nanopore était active et mesurable dans un champ électronique constant sans électronique complexe.
L'initiation contrôlée du traitement de la polymérase sur le site du complexe nanopore-enzyme a permis la mesure séquentielle de plusieurs molécules d'ADN simple brin en utilisant une seule configuration expérimentale. De plus, la polymérase présentait une liaison tenace avec le polymère d'ADN, contrairement aux enzymes précédentes étudiées dans des conditions similaires. Ces résultats démontrent que les qualités de l'ADN polymérase phi29 sont à la hauteur d'une technologie de séquençage de brins.
Dans la méthode de 'séquençage de brins' de séquençage d'ADN nanopore, le courant ionique à travers un nanopore de protéine est mesuré et les perturbations de courant utilisées pour identifier des bases sur un polymère d'ADNsb en séquence, car il déplace le pore. Deux défis clés pour cette méthode sont :la conception d'un nanopore pour permettre l'identification des bases individuelles lorsqu'un polymère d'ADNsb traverse le pore et un mécanisme pour contrôler la translocation de l'ADNsb à une vitesse cohérente et appropriée pour permettre l'identification des bases par des mesures électroniques. Les techniques de translocation décrites dans cet article sont compatibles avec la technologie d'identification de base réalisée dans les laboratoires d'Oxford Nanopore Technologies et de ses collaborateurs.
« Ce travail avec la polymérase phi29 nous a permis de faire des progrès importants sur un élément clé du séquençage des brins d'ADN, " a déclaré le professeur Mark Akeson, chercheur à l'Université de Californie, Santa Cruz. "Alors que des travaux antérieurs ont montré que le contrôle de la translocation était possible en théorie, ce travail montre que le contrôle de la translocation de l'ADN est réalisable dans des conditions compatibles avec une technologie de séquençage électronique. Nous sommes impatients de poursuivre notre collaboration avec Oxford Nanopore pour réaliser cette recherche. »
"La méthode de 'séquençage de brins' de séquençage d'ADN à l'aide d'un nanopore est étudiée depuis de nombreuses années, mais cet article montre pour la première fois que l'ADN peut être transloqué par une enzyme en utilisant des méthodes compatibles avec une technologie électronique à haut débit, " a déclaré le Dr Gordon Sanghera, PDG d'Oxford Nanopore. « Nous sommes enthousiasmés par ce travail et son potentiel lorsqu'il est associé à des développements récents supplémentaires dans l'identification des bases d'ADN sur des brins d'ADN, l'autre élément critique pour le séquençage des brins."
