Des chercheurs de l'Institut des sciences et technologies de Daegu Gyeongbuk proposent un mécanisme par lequel la protéine protamine module l'empaquetage de l'ADN dans les spermatozoïdes. Les résultats pourraient avoir des implications pour le développement de vaccins contre le cancer et les infections virales.

La pandémie de COVID-19 a mis les vaccins à ARN au premier plan de l'attention du public. Les mutations rapides du virus et le besoin urgent de contrôler sa propagation ont incité les chercheurs à trouver des moyens de concevoir des vaccins plus efficaces pour conditionner et fournir les informations nécessaires au système immunitaire. Les colles moléculaires permettent de se condenser, inactiver, et protéger le matériel génétique comme l'ADN et l'ARN pour la formulation de vaccins. Protamine, une protéine qui régule l'emballage de l'ADN dans les spermatozoïdes, est l'une de ces colles moléculaires. Mais jusqu'à présent, on a peu compris le mécanisme sous-jacent à la condensation de l'ADN induite par la protamine.

Dans une étude récente publiée dans ACS Nano , un groupe de chercheurs dirigé par le professeur Yoonhee Jang de l'Institut des sciences et technologies de Daegu Gyeongbuk, Corée et Pr Yves Lansac du laboratoire GREMAN CNRS au Département de Physique, Université de Tours, La France a développé un modèle pour comprendre la condensation et la décondensation de l'ADN induites par la protamine dans des solutions semi-diluées. Ils ont découvert que la protamine formait des ponts transitoires entre l'ADN, ce qui induit l'attraction et permet le compactage de l'ADN en faisceaux. Ils ont en outre constaté que « surcharger » la solution avec de la protamine éteint l'attraction, conduisant à la décondensation de l'ADN.

"En réalisant une simulation idéalisée qui n'incorporait que l'interaction électrostatique et stérique, nous avons pu montrer que la condensation de l'ADN est régulée de manière réversible en modulant le rapport entre la protamine chargée positivement et l'ADN chargé négativement. Ce résultat fournit une démonstration explicite de la proposition de longue date selon laquelle l'emballage de l'ADN repose de manière cruciale sur la nature non spécifique de l'interaction électrostatique, " explique le professeur Jang. Les résultats de leurs simulations correspondaient à des observations expérimentales en laboratoire.

La compréhension du mécanisme de condensation de l'ADN induite par la protamine pourrait fournir des informations précieuses sur le développement des spermatozoïdes et leur fertilité associée. De plus, les principes de conception de base qui sous-tendent le mécanisme de condensation de l'ADN induite par la protamine pourraient être utilisés pour affiner la formulation de vaccins et d'autres thérapies géniques. Selon le Pr Lansac, "Les vaccins à ARNm récents pour prévenir les infections virales et les cancers utilisent la protamine comme agents d'emballage/déballage. Ainsi, ce travail peut être étendu à l'étude de l'empaquetage/déempaquetage de l'ARNm contrôlé par des dérivés de la protamine."

L'art subcellulaire ultime d'emballer de l'ADN de 2 mètres de long dans une cellule humaine est maintenant compréhensible grâce aux miracles de la science, qui promet d'être utile pour de futures découvertes. Comme l'observe le professeur Jang, "Nous pensons que comprendre et simuler les principes au niveau moléculaire qui sous-tendent des processus aussi fascinants et dynamiques que l'emballage de l'ADN ne nous rapprochera pas seulement de l'explication de l'origine de la vie, mais ont également des applications dans divers autres domaines tels que la médecine, matériaux, et d'énergie."