L'ADN double brin doit se démêler en brins simples pendant la réplication ou la réparation pour permettre aux molécules fonctionnelles de se lier et d'effectuer leurs diverses opérations. Les protéines cellulaires se lient spécifiquement à l'ADN simple brin pour empêcher leur recombinaison prématurée. Malheureusement, des études détaillées de ces interactions ADN-protéine ont été entravées par le besoin d'instruments coûteux et de techniques de marquage chronophages. Yen Nee Tan de l'Institut de recherche et d'ingénierie des matériaux A*STAR et ses collègues1 ont maintenant développé une méthode pratique pour caractériser les interactions entre l'ADN simple brin et leurs protéines de liaison.

Les chercheurs ont utilisé les propriétés optiques des nanoparticules d'or pour sonder le mécanisme de liaison protéine-ADN. Lorsque les nanoparticules étaient bien dispersées en solution, ils ont donné une couleur rouge vif, mais une fois agrégé, la solution est devenue bleue. Tan et ses collègues ont découvert que lorsque l'ADN simple brin et sa protéine de liaison étaient tous deux présents dans la solution, couplé à un sel qui stimule l'agrégation des nanoparticules, l'ADN est resté de couleur rouge, indiquant que les complexes ADN-protéine s'étaient liés aux nanoparticules par des forces de stabilisation électrostérique. En revanche, lorsque la protéine ou l'ADN simple brin a été introduit seul dans la solution saline, il y avait un plus grand changement vers la couleur bleu-gris, indiquant l'agrégation de nanoparticules (voir image).

"Le plus grand défi de ce travail était de déterminer les conditions optimales pour que l'ADN simple brin se lie à sa protéine de liaison pour former des complexes qui confèrent la plus grande stabilité aux nanoparticules d'or à partir de l'agrégation induite par le sel, " dit Tan.

Les chercheurs attribuent la liaison des nanoparticules et des complexes ADN-protéine à la présence de groupes contenant du soufre dans la protéine, qui sont connus pour créer des liens forts avec l'or. Les molécules de protéines seules sont plus petites en taille moléculaire que les complexes protéine-ADN, conduisant à une stabilisation stérique moins efficace des nanoparticules.

Tan et ses collègues ont montré qu'il y avait une longueur minimale de séquence d'ADN sous laquelle le mécanisme d'adhésion protéine-ADN de liaison pouvait fonctionner. Ils ont découvert que la protéine de liaison avait une préférence pour se lier à des unités chimiques spécifiques (bases) qui composent l'ADN, et ont pu repérer les variations de séquence d'ADN, appelés polymorphismes nucléotidiques simples (SNP), même aux extrémités de la molécule difficiles à identifier. L'ADN double brin avec les SNP ne peut pas se lier aussi étroitement. La protéine de liaison peut ainsi se fixer à l'ADN simple brin dissocié pour former des complexes protéine-ADN, offrant des sites auxquels les nanoparticules d'or peuvent adhérer.

« Nous prévoyons de développer davantage ce test en un test de génotypage sans tracas pour détecter les SNP dans de vrais échantillons biologiques contenant un long ADN génomique, " dit Tan.