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Thèmes : ADN, code génétique, transcription


Les 4 bases azotées de l'ADN (adénine A, thymine T, cytosine C, guanine G) et leurs appariements par paires Watson-Crick font partie de ce qui fait l'universalité du vivant (Aussi une pensée pour l'uracile (U) des ARN). Dans le détail, il en existe plus que cela si on inclue leurs variants "naturels" comme la cytosine méthylée (5-méthylcytosine) par exemple. Certains variants causés par divers agents physiques ou chimiques sont également connus et peuvent mener à des mutations. Des variants "artificiels" sont aussi utilisés comme agents anticancéreux en chimiothérapie (le 5-fluorouracil par exemple) et sont justement toxiques pour les cellules.

Nous avions déjà parlé dans cet article de la volonté des chercheurs d'étendre le code à quatre "lettres" classiques (A, T, G, C) utilisé dans l'ADN. En 2014, des chercheurs américains avaient utilisé une nouvelle paire de nucléotides avec bases azotées "artificielles" (d5SICSTP et dNaMTP) capables de s'apparier façon Watson-Crick sur deux brins d'ADN antiparallèles (propriétés connues depuis 2008). La grande nouveauté de leurs travaux avait été leur réussite à faire synthétiser par E. coli un ADN plasmidique contenant ces bases azotées en le faisant répliquer sans erreurs par la machinerie de réplication endogène. Les complexes de réparation des mutations ne semblaient pas activés par cette présence étrangère dans l'ADN. La seule aide dont avaient eu besoin les bactéries étaient des transporteurs membranaires pour importer les nouveaux nucléotides (transporteurs issues d'une diatomée).

Dans un article paru dans Science le 22 février, des chercheurs américains ont étendu à 8 lettres le code génétique (les 4 bases azotées classiques + 4 nouvelles bases azotées), ce qui est un progrès par rapport aux 6 lettres de 2014. Les nouvelles paires qui s'associent par liaisons hydrogène sont appelées "S et B" et "P et Z" qui viennent donc rejoindre les classiques "A et T" et "C et G". Les chercheurs ont nommé ce nouveau code "hachimoji" qui veut dire "huit lettres" en japonais.

Les huit bases azotées et leur association Watson-Crick dans l'ADN hachimoji
(source : https://en.wikipedia.org/wiki/Hachimoji_DNA )


Les chercheurs ont démontré que leur ADN avec huit base azotées différentes a une structure normale en double hélice (et ce, quelque soit la séquence) par diffraction des rayons X. Et ils ont montré que cet ADN pouvait être transcrit en ARN par une ARN polymérase modifiée issue du bactériophage T7 qui synthétise un ARN hachimoji avec les ribonucléotides complémentaires des désoxyrobinucléotides de l'ADN transcrit.

Par contre, ils n'ont pas montré que cet ADN pouvait être répliqué par des ADN polymérases que ce soit in vitro ou in vivo dans des bactéries à qui on fournirait les bases modifiées. 

L'objectif à long terme de ces études d'expansion du code génétique est de pouvoir à l'avenir stocker plus d'informations dans l'ADN et aussi de pouvoir faire synthétiser à des bactéries des protéines avec de nombreux acides aminés différents des 20 acides aminés classiques, ce qui serait utile en recherche fondamentale mais aussi pour produire de nouveaux médicaments.

Et en astrobiologie, cela veut dire qu'il existe sans doute quelque part dans l'Univers des ADN qui fonctionnent avec d'autres bases azotées qu'A, C, G et T. D'ailleurs, cette étude a été en partie financée par la NASA.



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