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Des chercheurs utilisent des brins microscopiques d’ADN pour assembler des blocs d’hydrogel

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Des chercheurs de l’Okinawa Graduate University of Science and Technology (OIST) ont utilisé des brins microscopiques d’ADN pour guider l’assemblage d’amas de gel visibles à l’œil nu.

Les scientifiques rapportent aujourd’hui que les blocs d’hydrogel, qui mesurent jusqu’à 2 mm de long et contiennent de l’ADN à leur surface, s’auto-assemblent en 10 à 15 minutes environ lorsqu’ils sont mélangés dans une solution. Journal de l’American Chemical Society.

Nous pensons que ces amas d’hydrogel sont de loin les plus gros objets qui ont été programmés par l’ADN pour former des structures structurées. »

Dr Vyankat Sontake, premier auteur de l’étude et chercheur postdoctoral, Unité OIST pour la chimie et l’ingénierie des acides nucléiques

Le processus d’auto-assemblage – dans lequel une structure organisée se forme spontanément lorsque deux ou plusieurs composants individuels interagissent – est si courant dans la nature que les cellules et l’ADN peuvent s’auto-assembler en structures microscopiques incroyablement complexes. Mais utiliser des interactions qui se produisent au niveau moléculaire pour diriger l’assemblage d’objets macroscopiques (au sens visible à l’œil nu) est un domaine de recherche relativement nouveau, notamment avec l’ADN.

« Nous avons choisi l’ADN parce qu’il est hautement programmable et qu’il le doit à sa remarquable capacité à reconnaître des séquences », a déclaré l’auteur principal, le professeur Yohei Yokobayashi, qui dirige l’unité de chimie et d’ingénierie des acides nucléiques.

L’ADN double brin est constitué de deux simples brins d’ADN qui s’enroulent l’un autour de l’autre pour former une double hélice. Les fils sont maintenus ensemble en entrelaçant les bases, qui s’emboîtent comme un puzzle (A avec T et C avec G). Cette capacité spécifique à l’appariement des bases signifie que les scientifiques peuvent concevoir des brins d’ADN qui correspondent précisément à d’autres brins et se lieront ensemble.

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Dans une expérience, les chercheurs ont attaché des molécules d’ADN simple brin à la surface de blocs d’hydrogel rouges et verts. Les brins d’ADN sur les blocs rouges sont identiques aux brins d’ADN sur les blocs verts.

Lorsque les blocs d’hydrogel sont secoués en solution, les brins d’ADN correspondants sont couplés ensemble, agissant comme une « colle » qui maintient les blocs rouges et verts ensemble. Au bout de dix minutes, les blocs séparés s’auto-assemblent en une simple structure ramifiée de couleurs alternées.

Fait important, les brins d’ADN n’ont pas interagi avec les brins d’ADN identiques sur les autres blocs, de sorte que les blocs d’hydrogel de la même couleur ne se sont pas collés.

Les scientifiques ont également testé la capacité de l’ADN à ne reconnaître que des séquences spécifiques, en concevant quatre paires de brins correspondants. Ils ont attaché des supports individuels de la première paire appariée à la surface des cubes d’hydrogel rouges. Le même processus a été effectué pour les cubes d’hydrogel vert, bleu et jaune.

Lorsqu’ils sont vibrés ensemble, malgré la présence de nombreuses séquences d’ADN différentes, les brins ne se lient qu’à leur brin correspondant, ce qui donne des amas d’hydrogel préalablement mélangés qui s’auto-ségrégent en amas de la même couleur.

Le professeur Yokobayashi a déclaré: « Cela montre que le processus d’auto-assemblage est très spécifique et peut être facilement programmé. En modifiant simplement la séquence d’ADN, nous pouvons diriger les blocs pour qu’ils interagissent les uns avec les autres de différentes manières. »

En plus de l’auto-assemblage, les chercheurs ont également étudié s’ils pouvaient utiliser l’ADN pour programmer le démontage de la structure. Ils ont créé deux simples brins d’ADN identiques, puis ont créé un troisième brin plus court qui correspondait à une partie du premier. Ils ont attaché le premier brin, et le brin plus court identique, à des cubes d’hydrogel, qui s’auto-assemblent lorsqu’ils sont mélangés en solution. Le brin d’ADN le plus long correspondant au premier brin a ensuite été ajouté à la solution et pendant une heure, le brin le plus long a délogé le brin le plus court, provoquant le démêlage des cubes.

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« C’est vraiment excitant car cela signifie qu’en utilisant l’ADN comme « colle » pour coller les blocs d’hydrogel ensemble, le processus est complètement réversible », a déclaré le Dr Sontake. « Cela signifie que les composants individuels peuvent également être réutilisés. »

Alors que les structures formées jusqu’à présent sont simples, les chercheurs espèrent ajouter plus de complexité en augmentant le nombre de cubes différents qui sont incorporés dans la structure et en ciblant différents brins d’ADN de faces cubiques spécifiques. Ils prévoient également d’augmenter le volume de blocs d’hydrogel.

« Il s’agit encore de recherche fondamentale, mais à l’avenir, ces techniques pourraient être utilisées dans l’ingénierie tissulaire et la médecine régénérative », a déclaré le professeur Yokobayashi. «Il peut être possible de placer différents types de cellules à l’intérieur de cubes d’hydrogel, qui peuvent ensuite s’assembler dans les structures tridimensionnelles complexes nécessaires à la croissance de nouveaux tissus et organes.

« Mais », a-t-il ajouté. « Indépendamment des applications potentielles, il est étonnant de pouvoir voir la chimie aussi microscopique que l’interaction des brins d’ADN avec nos propres yeux. C’est vraiment une science amusante. »

la source:

Référence de la revue :

Sontakke, VA & Yokobayashi, Y., (2022) Auto-assemblage macroscopique programmable d’hydrogels décorés d’ADN. Journal de l’American Chemical Society. doi.org/10.1021/jacs.1c10308.

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Expédition dans la tranchée d’Atacama : penser à Encelade et à Europe

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Expédition dans la tranchée d’Atacama : penser à Encelade et à Europe

Éponge des grands fonds – Schmidt Ocean Institute

L’Atacama, au nord du Chili, est le désert le plus ancien et le plus sec de la planète. Alors que l’activité tectonique a remodelé la forme et la disposition des terres émergées au cours des 150 derniers millions d’années, le désert d’Atacama est resté essentiellement à la même latitude. À l’extérieur, là où le désert rencontre la mer, le plateau continental d’Atacama est également resté relativement inchangé.

Lorsque les scientifiques ont commencé à étudier les micro-organismes vivant sur la côte d’Atacama, ils ont découvert plusieurs espèces anciennes, ce qui les a amenés à se demander si d’autres espèces, tout aussi anciennes, avaient été signalées dans la région. Les enquêtes sur ce que les pêcheurs locaux ont capturé dans leurs filets et les résultats des expéditions de recherche précédentes ont révélé des espèces d’invertébrés, telles que les brachiopodes, communément appelés fossiles vivants.

Le Dr Armando Azua Bustos du Centre d’astrobiologie (CAB), CSIC-INTA, en Espagne, et son équipe émettent l’hypothèse que le statut immuable de la région d’Atacama crée la possibilité d’écosystèmes entiers composés d’organismes fossiles vivants. À l’aide des capteurs du R/V Falkor (également) et d’instruments avancés comme le ROV SuBastian, l’équipe scientifique révélera si la zone contient des exemples d’autres espèces dont l’apparence est restée relativement inchangée depuis leur apparition dans les archives fossiles.

S’ils parviennent à trouver des écosystèmes similaires à ceux qui existaient il y a 150 millions d’années, ils pourraient obtenir des informations sur l’évolution de la vie sur Terre et, peut-être, des informations sur les écosystèmes potentiels des grands fonds marins qui pourraient exister sous la surface des lunes glacées Encelade et Europe.

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Comprendre les origines et l’évolution de la vie sur Terre suggère les conditions dans lesquelles la vie pourrait exister sur d’autres planètes et sur leurs lunes. Bien que nous n’ayons pas encore trouvé de preuves de vie sur d’autres planètes de notre système solaire, les scientifiques pensent que la vie pourrait être trouvée dans les océans sous la surface de lunes glacées comme Encelade et Europe. En recherchant des espèces anciennes dans la fosse d’Atacama, l’équipe étudiera des conditions similaires à celles trouvées sous la surface d’Europe et d’Encelade, suggérant quels types de biosignatures pourraient nous aider dans la recherche de la vie sur ces lunes glacées.

Parution complète

Astrobiologie

Membre de l’Explorers Club, ancien directeur de charge utile/astrobiologiste de la Station spatiale américaine, exo-équipes, journaliste, Violator Climber, synesthète, mélange Na’Vi-Jedi-Freman-Bouddhiste, ASL, vétéran de l’île Devon et du camp de base de l’Everest, (il/Il ) 🖖🏻

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🔭 Le télescope Webb a découvert la plus ancienne fusion de trous noirs connue « seulement » 740 millions d’années après le Big Bang.

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🔭 Le télescope Webb a découvert la plus ancienne fusion de trous noirs connue « seulement » 740 millions d’années après le Big Bang.
  • Le télescope James Webb a découvert deux galaxies en fusion et leurs énormes trous noirs lorsque l’univers avait 740 millions d’années.
  • L’un des trous noirs a une masse 50 millions de fois supérieure à celle du Soleil.
  • Ces résultats aident à comprendre comment les trous noirs massifs ont influencé l’évolution des galaxies depuis le début de l’univers.

Les trous noirs se sont développés rapidement au début de l’univers

Des trous noirs supermassifs ont été découverts dans la plupart des grandes galaxies de notre univers local, y compris la Voie Lactée. Leur masse est des millions ou des milliards de fois supérieure à celle du Soleil. Ces trous noirs ont probablement un impact majeur sur l’évolution de leurs galaxies. Cependant, les scientifiques ne savent toujours pas exactement comment ces trous noirs sont devenus si grands.

Aujourd’hui, grâce au télescope James Webb, il a été prouvé que deux galaxies et leurs énormes trous noirs ont fusionné alors que l’univers n’avait que 740 millions d’années, rapporte l’Agence spatiale européenne. Le fait que des trous noirs supermassifs aient été découverts dès le premier milliard d’années après le Big Bang suggère que leur croissance a dû se produire très rapidement et très tôt.

Il ne peut être vu qu’à l’aide du télescope Webb

Les trous noirs massifs en croissance active présentent des caractéristiques spectrales particulières que les astronomes peuvent reconnaître. Pour les galaxies très lointaines, comme celles de cette étude, ces signes ne peuvent être observés qu’à l’aide du télescope Webb.

« Nous avons trouvé des preuves de gaz très dense avec des mouvements rapides à proximité du trou noir, ainsi que de gaz chaud et hautement ionisé éclairé par un rayonnement énergétique que les trous noirs produisent généralement dans leurs anneaux d’accrétion », a expliqué l’auteur principal Hannah Opler du centre de recherche. Université de Cambridge au Royaume-Uni. « Grâce à la résolution sans précédent de ses capacités d’imagerie, Webb a également permis à notre équipe de séparer spatialement les deux trous noirs. »

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L’équipe a découvert que la masse de l’un des trous noirs est 50 millions de fois celle du Soleil. « La masse de l’autre trou noir est probablement similaire, même si elle est difficile à mesurer car ce deuxième trou noir est enfoui dans un gaz dense », a expliqué Roberto Maiolino, membre de l’équipe de l’Université de Cambridge et de l’University College de Londres au Royaume-Uni.

« Nos résultats suggèrent que la fusion est une voie importante par laquelle les trous noirs peuvent se développer rapidement, même à l’aube cosmique », a expliqué Hannah. « Avec les autres découvertes de Webb sur les trous noirs massifs et actifs dans l’univers lointain, nos résultats montrent également que les trous noirs massifs façonnent l’évolution des galaxies depuis le début. »

Le télescope Webb est le télescope le plus grand et le plus puissant jamais envoyé dans l’espace et constitue un projet conjoint entre les États-Unis et l’Europe. L’univers est observé depuis un endroit situé à 1,6 million de kilomètres de la Terre.

LISA détectera les ondes gravitationnelles

Lorsque les deux trous noirs ont fusionné, ils ont créé des ondes gravitationnelles. De tels événements pourraient être détectés par les futurs observatoires d’ondes gravitationnelles, comme la prochaine mission LISA, récemment approuvée par l’Agence spatiale européenne (ESA), qui sera le premier observatoire spatial dédié à l’étude des ondes gravitationnelles.

Les ondes gravitationnelles sont des ondulations invisibles dans la structure de l’espace-temps, créées par le mouvement d’objets massifs. Ils traversent constamment la Terre inaperçus et sont provoqués par des événements violents tels que la collision de trous noirs et la fusion d’étoiles à neutrons.

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« Les résultats de Webb nous indiquent que les systèmes plus légers détectables par LISA devraient être beaucoup plus fréquents qu’on ne le pensait auparavant », a partagé Nora Luitzgendorf, scientifique principale du projet LISA de l’Agence spatiale européenne aux Pays-Bas. « Cela nous amènera probablement à ajuster nos modèles pour les taux LISA dans cette fourchette globale. Ce n’est que la pointe de l’iceberg. »

Mur
WALL-Y est un bot IA créé dans ChatGPT. Il en apprend davantage À propos de WALL-Y et de la manière dont nous le développons. Vous pouvez retrouver son actualité ici.
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Conseils d’actualité : Thomas Ahlström

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La NASA découvre une planète semblable à la Terre à 40 années-lumière

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La NASA découvre une planète semblable à la Terre à 40 années-lumière

Elle est similaire à notre planète en taille et en distance (relative) de son soleil.

télescope de la NASA

Les télescopes de la NASA trouvent parfois les choses les plus intéressantes.

Y a-t-il de la vie ailleurs dans l’univers ? C’est une question à laquelle tout le monde, des scientifiques aux écrivains de science-fiction, a réfléchi, mais jusqu’à ce qu’un contact extraterrestre se produise, il restera probablement sans réponse. Cependant, il y a de fortes chances que si des extraterrestres ressemblant à des humains existent quelque part dans l’univers, ils ont probablement évolué sur une planète similaire à la Terre. (À moins que les pieuvres ne se révèlent être des extraterrestres. On ne sait jamais.) Ceci, à son tour, donne aux scientifiques observant l’espace certaines propriétés à rechercher.

Ne sauriez-vous pas que la NASA a récemment repéré quelque chose qui correspond à ce projet. Comme Robert Lea de LiveScience RapportsLa planète – connue sous le nom de Gliese 12b – est de taille similaire à la Terre et à Vénus et se trouve à une distance similaire de son étoile. Il n’est qu’à 40 années-lumière de nous, ce qui est relativement proche de l’univers, mais un peu plus loin en pratique. (Si vous avez regardé 3 Problème de corpsou lisez la trilogie sur laquelle il est basé, vous le savez probablement déjà.)

Bien que Gliese 12b soit de taille similaire à celle de la Terre – en réalité légèrement plus grande – l’étoile sur laquelle elle orbite est beaucoup plus petite que notre Soleil. L’étoile Gliese est une naine rouge, un type d’étoile qui n’émet pas autant de chaleur que celles de notre système solaire. Puisque Gliese 12b est plus proche de son étoile, elle recevra probablement une quantité de chaleur similaire.

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« Il se trouve soit dans la zone habitable de son étoile, soit juste au bord de l’étoile, il pourrait donc être habitable », a déclaré la scientifique Larissa Palethorpe à Live Science. Cependant, une question a jusqu’à présent intrigué les scientifiques : s’il existe ou non une atmosphère sur Gliese 12b. Cela contribuerait également grandement à déterminer la probabilité d’une vie extraterrestre.

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