L’ADN n’aime pas l’eau et c’est la véritable raison de ce qui le maintient lié
Des scientifiques de l’université de technologie Chalmers, en Suède, ont réfuté une théorie dominante sur ce qui maintient l’ADN ensemble.
L’ADN est constitué de deux brins, composés de molécules de sucre et de groupes phosphate. Entre ces deux brins se trouvent des bases azotées, les composés qui composent les gènes, avec des liaisons hydrogène entre eux. Jusqu’à présent, on pensait que ces liaisons hydrogène étaient ce qui maintenait les deux brins ensemble. Mais une nouvelle étude montre que le secret de la structure hélicoïdale de l’ADN peut être que les molécules ont un intérieur hydrophobe (qui repousse l’eau), dans un environnement composé principalement d’eau.
Image d’entête : pour que l’ADN soit lu, reproduit ou réparé, les molécules d’ADN doivent s’ouvrir. Cela se produit lorsque les cellules utilisent une protéine catalytique pour créer un environnement hydrophobe autour de la molécule. (Yen Strandqvist / Chalmers University of Technology)
La reproduction implique que les paires de bases de l’ADN se dissocie les unes des autres et s’ouvrent. Les enzymes copient ensuite les deux côtés de l’hélice pour créer un nouvel ADN.
Lorsqu’il s’agit de réparer l’ADN endommagé, les zones endommagées sont soumises à un environnement hydrophobe, à remplacer.
Une protéine catalytique crée l’environnement hydrophobe. Ce type de protéine est au cœur de toutes les réparations de l’ADN, ce qui signifie qu’il pourrait être la clé de la lutte contre de nombreuses maladies graves. La compréhension de ces protéines pourrait nous permettre de mieux comprendre comment nous pourrions, par exemple, combattre les bactéries multirésistantes ou même guérir le cancer.
Selon le Dr Bobo Feng, chercheur au Département de chimie et génie chimique de l’université technologique Chalmers, et collègues :
Les bactéries utilisent une protéine appelée RecA pour réparer leur ADN, et nos résultats pourraient donner un nouvel aperçu sur le fonctionnement de ce processus, offrant potentiellement des méthodes pour l’arrêter et ainsi tuer les bactéries.
Dans les cellules humaines, une protéine appelée Rad51 répare l’ADN et fixe les séquences d’ADN mutées, qui autrement pourraient mener au cancer. Pour comprendre le cancer, nous devons comprendre comment l’ADN se répare. Pour cela, nous devons d’abord comprendre l’ADN lui-même. Jusqu’à présent, nous ne l’avons pas fait, parce que nous croyions que les liaisons hydrogène étaient ce qui les maintenait ensemble. Maintenant, nous avons montré que ce sont les forces hydrophobes qui se cachent derrière. Nous avons également montré que l’ADN se comporte de manière totalement différente dans un environnement hydrophobe. Cela pourrait nous aider à comprendre l’ADN, et comment il se répare.
Personne n’a jamais placé de l’ADN dans un environnement hydrophobe comme celui-ci et étudié son comportement, il n’est donc pas surprenant que personne ne l’ait découvert jusqu’à maintenant.
Les auteurs ont étudié le comportement de l’ADN dans un environnement plus hydrophobe que la normale, une méthode qu’ils ont été les premiers à expérimenter.
Ils ont utilisé une solution hydrophobe de polyéthylène glycol et, étape par étape, ont transformé l’environnement de l’ADN naturellement hydrophile en un environnement hydrophobe.
Ils ont cherché à découvrir s’il existe une limite où l’ADN commence à perdre sa structure, quand il n’a pas de raison de se lier, car l’environnement n’est plus hydrophile.
Les scientifiques ont observé que lorsque la solution a atteint la limite entre hydrophile et hydrophobe, la forme spiralée caractéristique des molécules d’ADN a commencé à s’effilocher. En y regardant de plus près, ils ont observé que lorsque les paires de bases se séparent les unes des autres (en raison d’influences extérieures ou simplement de mouvements aléatoires), des trous se forment dans la structure, permettant à l’eau de s’infiltrer.
Parce que l’ADN veut garder son intérieur sec, il se comprime, les paires de bases se rapprochant à nouveau pour expulser l’eau de l’intérieur. Dans un environnement hydrophobe, cette eau est absente, donc les trous restent en place.
Toujours selon le Dr Feng :
Les cellules veulent protéger leur ADN et ne pas l’exposer à des environnements hydrophobes, qui peuvent parfois contenir des molécules nocives. Mais en même temps, l’ADN des cellules doit s’ouvrir pour être utilisé.
Nous croyons que la cellule garde son ADN dans une solution aqueuse la plupart du temps, mais dès qu’une cellule veut faire quelque chose avec son ADN, comme le lire, le copier ou le réparer, elle expose l’ADN à un environnement hydrophobe.
L’étude publiée dans PNAS : Hydrophobic catalysis and a potential biological role of DNA unstacking induced by environment effects et présentée sur le site de l’École polytechnique Chalmers : DNA is held together by hydrophobic forces.