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En direct des laboratoires de l'institut de Chimie

 

Quand la biologie de synthèse suggère d’autres voies chimiques possibles aux origines de la vie

L’équipe de Phil Holliger au Medical Research Council, Cambridge, GB, en collaboration avec Piet Herdewijn à l’Institut de biologie systémique et synthétique (CNRS / Université d’Evry), a créé des acides nucléiques artificiels appelés XNA, capables de catalyser des réactions enzymatiques sur d’autres acides nucléiques. Ces travaux, publiés dans la revue Nature, fournissent des indices sur les phénomènes à l’origine de la vie sur terre et permettent d’envisager le développement de nouvelles thérapeutiques prometteuses chez l’homme.

 

Les ADN et ARN sont considérés comme les seuls acides nucléiques existant sur terre capables de transmettre de l’information génétique. Certains ARN ont en outre une activité enzymatique ; ils sont capables de catalyser des réactions sur d’autres acides nucléiques ou de se copier eux-mêmes, propriété qui aurait permis le développement de la vie sur terre. Cependant les phénomènes à l’origine de la dominance universelle de ces acides nucléiques plutôt que d’autres ne sont pas connus.
Les équipes de Phil Holliger et de Piet Herdewijn avaient montré récemment qu’il était possible de créer en laboratoire plusieurs types d’acides nucléiques de structures chimiques différentes de l’ADN et de l’ARN, appelés XNA (pour xeno-nucleic acids). Ces XNA ont été obtenus par polymérisation de nucléotides ayant des parties glucidiques différentes de l’ADN et de l’ARN (voir figure). Ils sont dotés comme l’ARN et l’ADN des capacités d’hérédité, d’évolution, de repliement et de liaison à d’autres molécules.
Les auteurs montrent ici que plusieurs de ces acides nucléiques artificiels sont aussi capables d’activités enzymatiques proches de celles de l’ARN, en particulier de coupure et de liaison. Un de ces XNA (nommé FANA) peut lier des fragments de FANA ensemble, constituant ainsi un système auto-catalytique entièrement artificiel. Le fait que des acides nucléiques autres que l’ARN ou l’ADN aient ces propriétés enzymatiques suggère que le choix universel de l’ADN et de l’ARN n’était qu’un des choix possibles à l’origine de la vie sur terre. On peut donc imaginer que d’autres formes de chimie puissent – ou aient pu - dominer la vie sur d’autres planètes.
Les quatre XNAs décrits dans cet article sont tous capables de catalyser des réactions sur des ARN naturels, ils ont donc un rôle à jouer en médecine. Ils pourraient en effet permettre le développement de médicaments pour lutter contre des virus à ARN ou pour inactiver des ARN messagers associés au déclenchement de cancers. Les ARN naturels sont rapidement dégradés par les enzymes naturels dans le corps humain. En revanche les XNA, parce qu’ils sont artificiels, sont beaucoup plus stables ; ils offriraient ainsi une protection de longue durée.

 

herde

Structure des 4 nucléotides artificiels composant les 4 XNA étudiés (à droite). La partie glucidique (pentose) naturellement trouvée dans les ADN (à gauche) est remplacée par 4 composants glucidiques différents.
© Piet Herdewijn /Dominique Zeliszewski

 

 

Référence

Taylor AI, Pinheiro VB, Smola MJ, Morgunov AS, Peak-Chew S, Cozens C, Weeks KM, Herdewijn P, Holliger P.
Catalysts from synthetic genetic polymers.

Nature 1 décembre 2014
doi: 10.1038/nature13982


Contact chercheur 

Piet Herdewijn, Institut de biologie systémique et synthétique - Evry

Courriel : Piet.Herdewijn@issb.genopole.fr

Tél. : 01 69 47 44 30

 

Contacts institut

Christophe Cartier dit Moulin, Jonathan Rangapanaiken

 

28 janvier 2015

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