La plupart des cellules du corps humain ont deux bibliothèques génétiques; l'un dans le noyau et l'autre à l'intérieur des structures appelées mitochondries.
Les efforts de collaboration de plusieurs groupes de recherche ont abouti à un processus qui permettra un jour aux scientifiques de modifier les instructions qui composent «l'autre» génome d'une cellule et potentiellement de traiter une gamme de maladies.
La base moléculaire de cet outil révolutionnaire d'édition de gènes est la toxine DddA sécrétée par la bactérie Burkholderia cenocepacia pour tuer d'autres microbes lorsque la concurrence pour les ressources devient sévère.
Des chercheurs de l'Université de Washington s'intéressent à la toxine depuis un certain temps, découvrant qu'elle convertit une base d'acide nucléique appelée cytosine en une autre généralement trouvée dans l'ARN appelée uracile.
Ce n'est pas la première fois que des chercheurs se tournent vers des armes bactériennes pour trouver des indices sur la façon d'ajuster l'ADN de cette manière. En fait, toute une famille d'enzymes dites désaminases a déjà été utilisée en génie génétique.
Une équipe de recherche du MIT a combiné la désaminase avec l'échange de code avec la technologie CRISPR, qui consiste à utiliser un modèle d'ARN pour identifier la séquence, puis à utiliser des enzymes pour apporter des modifications.
Ce n'est pas trop un problème si vous souhaitez apporter des modifications pour dupliquer des brins d'ADN à l'intérieur de quelque chose d'aussi accueillant que le noyau d'une cellule. Mais changer les modèles d'ARN à travers la membrane mitochondriale sélective n'est pas facile.
Cela est dû au fait qu'il y a plus d'un milliard d'années, les mitochondries étaient elles-mêmes des organismes et, au fil du temps, elles ont évolué, partageant la responsabilité de décomposer le glucose avec les cellules.
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Heureusement, la toxine DddA avait la capacité unique de modifier les deux brins d'ADN, ouvrant la voie à CRISPR - et à son gabarit d'ARN encombrant - en faveur de méthodes alternatives de ciblage de la séquence que vous souhaitez modifier.
Cette classe d'enzymes peut être adaptée pour rechercher des codes d'acides nucléiques spécifiques et leur séparation. Juste ce qui est nécessaire pour l'introduction d'une toxine qui remplace la cytosine.
Avec DddA, une enzyme spécialement conçue peut trouver la séquence cible dans les mitochondries et convertir toute cytosine qu'elle trouve en uracile, qui est ensuite transformée en un squelette similaire spécifique à l'ADN appelé thymine.
Tout comme les mutations dans l'ADN nucléaire peuvent causer une grande variété de problèmes de santé, les mutations dans les gènes mitochondriaux peuvent également être problématiques, affectant tout, du développement du cerveau à la croissance musculaire, aux niveaux d'énergie, au métabolisme et à l'immunité.
La recherche est publiée dans la revue Nature.
