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Les scientifiques doublent l'alphabet ADN

En 1953, lorsque les scientifiques ont identifié de manière concluante la structure de l'ADN, il s'agissait d'une révélation monumentale, récompensée par un prix Nobel: quatre nucléotides, chacun contenant une base étiquetée par une lettre, étaient disposés en double hélice. Ces quatre bases, ou «lettres», forment des paires: l'adénine, A, correspond à la thymine, T et à la cytosine, C, les liaisons avec la guanine, G. Ces paires sont essentiellement les éléments constitutifs de la vie sur Terre; la manière dont les paires sont arrangées crée les instructions génétiques pour la fabrication des protéines, ce qui facilite à peu près tous les processus critiques qui nous maintiennent en vie.

Selon une nouvelle étude publiée dans la revue Science, une équipe interdisciplinaire de chercheurs a élargi l’alphabet génétique en créant un ADN synthétique utilisant huit lettres au lieu de quatre. La nouvelle structure fabriquée est appelée "ADN hachimoji ", d'après les termes japonais pour "huit" et lettre. "Créer de l'ADN hachimoji était, comme l'écrit Carl Zimmer dans le New York Times, " un tour de force chimique "pour le groupe. dirigé par Steven Benner, biologiste synthétique à la Fondation pour l’application de l’évolution moléculaire, il offre de nouvelles possibilités dans de nombreux domaines, notamment la recherche médicale et le stockage de données.

L'ADN synthétique est fabriqué à partir de zéro dans un laboratoire. L'ADN programmé sur mesure peut fournir des instructions qui pourraient ne pas se produire dans la nature. À l'heure actuelle, l'ADN synthétique - utilisant les quatre bases typiques - a été mis au point pour de nouvelles applications, telles que la création de nouvelles odeurs de parfum, mais il existe également des applications médicales potentielles, telles que la fabrication d'une enzyme capable de décomposer le gluten et de traiter la maladie coeliaque.

«Hachimoji DNA» ajoute deux nouveaux couples - P et Z, puis B et S - au mélange. Des travaux antérieurs ont créé différentes versions de structures d’ADN synthétiques à six bases. L'ADN à huit bases augmente considérablement le nombre possible de combinaisons de trois lettres, ou codons, que l'ADN peut stocker.

Megan Molteni de Wired explique:

«Un alphabet de quatre lettres vous donne 64 codons possibles, ce qui donne 20 acides aminés, composants de base des protéines. Six lettres vous amènent à 256 codons; huit font 4, 096. "

La plupart des tentatives précédentes d’ajout de paires de bases étaient instables car elles utilisaient des molécules hydrofuges à leurs bases, rapporte Matthew Warren pour Nature . De nouvelles paires synthétiques peuvent être insérées entre des paires naturelles, mais ne peuvent pas être placées dans une rangée. Cependant, l'ADN hachimoji utilise des liaisons hydrogène, tout comme l'ADN naturel, ajoutant une intégrité structurelle.

Dans la nature, l’ADN contient les instructions pour construire des protéines. Une étape clé de ce processus consiste à créer un brin d’ARN en miroir. Sinon, les informations stockées dans l'ADN restent inutilisées, comme une recette jamais cuite. Vous ne pourrez pas observer l'effet de gènes nouvellement créés, encore moins voir l'évolution. Le co-auteur de l’étude, Andrew Ellington, ingénieur en évolution à l’Université du Texas, a synthétisé une enzyme qui pourrait lire l’ADN hachimoji (y compris les nouvelles lettres) et produire un brin d’ARN correspondant. Megan Molteni, de Wired, indique que l’ARN fonctionnait comme prévu: certains ont créé une lueur fluorescente verte, tandis que d’autres se sont liés à des tumeurs du foie ou à des cellules cancéreuses du sein dans une boîte de Pétri.

La capacité de stockage améliorée de l'ADN de Hachimoji signifie que nous pourrions utiliser l'ADN de huit lettres pour stocker des informations, comme une puce informatique microscopique ultra-durable. Comme l'explique Ed Yong dans National Geographic, les chercheurs peuvent créer une clé qui convertit les informations du langage des ordinateurs - les 1 et 0 binaires - en lettres de l'alphabet ADN. L'ADN dure beaucoup plus longtemps et prend beaucoup moins de place que les disques durs, et les chercheurs ont réussi à stocker un système d'exploitation complet et un film entier dans un ADN normal à quatre lettres.

La découverte permet également de répondre à un dilemme biologique: la vie pourrait-elle exister en utilisant d'autres éléments de construction autres que les quatre bases de nucléotides utilisées sur cette planète? Le biologiste synthétique Floyd Romesberg a déclaré à Nature que cette nouvelle recherche constituait «une avancée conceptuelle».

«Pendant longtemps, nous avions des indices que la vie avait évolué de G, A, T, C, non pas parce qu'ils étaient exactement les bonnes matières premières, mais parce qu'ils étaient tout simplement disponibles», a déclaré Romesberg dans une interview à Wired . le premier à confirmer ce soupçon.

La NASA, l'une des organisations qui ont financé l'étude, a annoncé dans un communiqué de presse que la recherche sur l'ADN de hachimoji l'aidera à rechercher la vie sur d'autres planètes, car cette découverte suggère que la vie extraterrestre pourrait ne pas utiliser les mêmes fondements que la vie sur Terre.

Mais les scientifiques ont-ils créé un tout nouveau type de vie sur Terre? Non, selon Discover . Bien que l'ADN hachimoji réponde à toutes les exigences structurelles de la vie, il ne peut pas subvenir à ses besoins en dehors d'un environnement de laboratoire soigneusement calibré.

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