Cette installation à air-plasma (la lueur bleu-violet) a été utilisée pour traiter les grilles d'échantillons utilisées en microscopie électronique. Crédit :KAUST
En utilisant des protéines qui se lient et arrangent naturellement l'ADN à l'intérieur des cellules, une équipe dirigée par KAUST a conçu une stratégie plug-and-play pour la construction d'une structure stable, nanostructures sur mesure.
La méthode polyvalente mais simple de conception d'assemblages hybrides ADN-protéine fournit désormais aux ingénieurs une plate-forme à l'échelle nanométrique pour résoudre des problèmes scientifiques. « La nanotechnologie ADN-protéine a des applications potentielles dans de nombreux domaines, y compris la médecine, biotechnologie et chimie analytique, " dit le professeur Satoshi Habuchi de la KAUST, qui a dirigé l'étude.
L'idée d'utiliser l'ADN comme une sorte d'origami moléculaire remonte aux années 1980, mais il y a seulement deux ans, les scientifiques ont réussi à incorporer des protéines dans des nanostructures. En tant que technologie naissante, Habuchi a réalisé la marge d'amélioration, qu'il a identifié, « Exige la découverte de nouveaux blocs de construction pour la construction de nanostructures auto-assemblées de protéines ADN.
Le bloc de construction que Habuchi et son équipe ont choisi d'intégrer dans leurs structures s'appelle une histone, un type de protéine qui agit normalement comme une bobine pour enrouler et compacter l'ADN à l'intérieur de la cellule. Dans les bonnes conditions artificielles, les histones et l'ADN simple brin s'auto-assembleront également spontanément en nanoparticules individuelles et en complexes réticulés.
En utilisant des microscopes électroniques au laboratoire central d'imagerie et de caractérisation de l'université et d'autres équipements de pointe dans le laboratoire d'Habuchi, les chercheurs ont caractérisé la structure de ces nanostructures d'histone-ADN. Ils ont pu détailler comment ils se forment avec une géométrie précise si on leur donne la bonne combinaison de température, temps d'incubation et environnement chimique.
La seule variable qui semblait changer de forme était la longueur de l'ADN.
Les décorations d'histones de la plateforme origami DNA simplifient donc grandement les principes de conception de la nanotechnologie, dit Maged Serag, un chercheur scientifique dans le laboratoire d'Habuchi. Quoi de plus, il ajoute, "Le fait que nous ayons intégré une protéine dans la structure globale contribue à augmenter l'applicabilité de notre approche dans différents aspects du domaine de la biotechnologie."
Ces images capturent les étapes des préparations d'échantillons effectuées pour la microscopie de fluorescence à molécule unique et la cryo-MET. Rachid Sougrat du Core Lab Imagerie et Caractérisation participe à l'analyse des résultats (en bas à droite). Crédit :KAUST
Habouchi, Serag et leurs collègues ont travaillé pour faire progresser la technologie.
"Nous essayons d'intégrer des protéines histones à des emplacements spécifiques au sein des structures ADN-origami, un premier pas vers la construction de nanostructures complexes, " explique Serag.
Les histones et l'ADN s'auto-assemblent en nanoparticules et complexes réticulés. Crédit :KAUST; Héno Huang
Les assemblages hybrides pourraient également aider les scientifiques à mieux comprendre le rôle fondamental des protéines histones dans la régulation de l'expression des gènes et de la réplication de l'ADN. L'étude, Habuchi dit, pourrait éclairer ces fonctions biologiques fondamentales.
