septembre 23, 2021

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Les scientifiques observent les bactéries réparer l’ADN cassé en temps réel pour voir exactement comment

La réparation rapide et complète des ruptures génétiques peut être une question de vie ou de mort pour la plupart des organismes. Même les changements les plus simples de la séquence risquent une catastrophe, surtout si le code modifié est responsable d’une fonction critique.

Au cours du dernier demi-siècle, les biologistes ont étudié les mécanismes impliqués dans l’assemblage de la plupart des étapes clés impliquées dans la réalisation de réparations complètes de l’ADN. Cependant, une partie du processus est restée désespérément floue.

En marquant les enzymes clés et l’ADN avec des marqueurs fluorescents et en observant le processus de réparation se dérouler en temps réel dans Escherichia coli Model, des chercheurs de l’Université d’Uppsala en Suède ont rempli les détails manquants sur la façon dont les bactéries trouvent les modèles sur lesquels elles s’appuient pour maintenir les réparations génétiques sans erreur.

L’une des astuces que la plupart des êtres vivants utilisent pour garder leur code en ordre est le processus recombinaison homologue, l’équivalent biologique de la comparaison de deux versions différentes d’un script pour s’assurer que la version n’a pas accidentellement introduit d’erreurs.

En conservant une copie intacte de la séquence à côté de la tâche de réparation, la cellule peut garantir qu’aucun changement ne se produit lorsque les extrémités coupées sont collées ensemble.

Les biologistes moléculaires savent depuis un certain temps que Protéine recombinase rica Il joue un rôle majeur dans la gestion de ce processus. C’est une enzyme importante dans le maintien de l’intégrité de l’ADN copie de celui-ci On le trouve dans presque toutes les espèces étudiées.

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Lorsque «l’échelle» double brin de l’ADN est complètement brisée, un groupe de protéines s’efforce de ramasser les extrémités coupées et de les couper soigneusement afin que RecA puisse s’installer et faire son travail.

S’étirant en un long bloc, cette protéine comprend un brin de protéine et d’ADN qui est capable d’adhérer à la fois au brin cassé et à un deuxième brin intact d’ADN non cassé.

De nombreux savants le savent. À partir de là, le fil doit trouver la séquence correcte pour servir de point de comparaison. Comment les brins mènent cette recherche en un temps assez court a été un mystère pendant près de 50 ans, se multipliant à travers les millions de paires de bases qui doivent être examinées au milieu des torsions complexes du chromosome.

Pour mieux comprendre le moment et la navigation de l’enzyme en action, les chercheurs ont développé des milliers de bactéries coli Les cellules se trouvent à l’intérieur d’une série de minuscules canaux qui leur ont permis de suivre les bactéries individuelles au cours de leurs expériences.

Une fois les cellules en place, les scientifiques ont fait des pauses infimes dans l’ADN en utilisant CRISPR Édition de gènes, marquage des extrémités coupées avec des marqueurs fluorescents pour visualiser le site de fracture au microscope.

« La puce de culture microfluidique nous permet de suivre simultanément le devenir de milliers de bactéries individuelles et de contrôler en temps opportun la perturbation de l’ADN causée par la technologie CRISPR. » Il dit Jacob Wiktor, biologiste moléculaire de l’Université d’Uppsala.

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Enfin, utilisez Anticorps Pour localiser les threads RecA lorsqu’ils se sont installés et ont commencé à chercher dans leur bibliothèque.

Signalez une alerte chimique à l’équipe lorsque l’ensemble du processus de réparation est terminé. En moyenne, il n’a fallu que 15 minutes pour bactéries coli pour finir le travail.

Étonnamment, il n’a fallu que neuf de ces minutes pour que la protéine trouve le bon modèle.

Le secret semble résider dans la construction des brins de la nucléoprotéine RecA. Ce fil traverse la cellule, attrape le chromosome et glisse vers le bas à la recherche d’une correspondance avec la séquence sous sa main.

Bien que cela puisse sembler peu efficace, ce n’est vraiment pas différent de parcourir méthodiquement les allées de la bibliothèque à la recherche d’un livre qui correspond à la cote du catalogue.

“Étant donné que les extrémités de l’ADN sont incrustées dans ces fibres, il suffit que n’importe quel segment des brins trouve le précieux modèle, de sorte que la recherche est théoriquement réduite de trois à deux dimensions”, Il dit Arvid Geno.

“Notre modèle suggère que c’est la clé d’une réparation rapide et réussie de la symétrie.”

Bien que cette recherche ait été effectuée sur des bactéries, le fait que RecA soit similaire dans toute la biosphère la rend pertinente pour notre corps.

Maintenant que nous savons comment fonctionne le processus, nous pouvons commencer à rechercher des signes de situations dans lesquelles notre réparation de l’ADN va mal, ouvrant la voie à la compréhension des origines de maladies telles que cancer.

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Cette recherche a été publiée dans tempérer la nature.