Exploiter les défenses bactériennes pour réinventer l'édition du génome

ParisDes chercheurs ont étudié les mécanismes de défense des bactéries et découvert une nouvelle méthode pouvant améliorer l’édition du génome. Leur étude porte sur deux protéines, DdmD et DdmE, qui collaborent pour désactiver les plasmides. Les plasmides sont de petits fragments d'ADN permettant aux bactéries de partager des informations génétiques. Bien qu'ils puissent favoriser l'évolution bactérienne, ils peuvent aussi leur être nuisibles.

Des chercheurs de l'Université de l'État de l'Ohio ont employé la cryo-microscopie électronique pour examiner en détail un mécanisme de défense appelé DdmDE. Ce mécanisme commence lorsque DdmE se fixe à un court fragment d'ADN connu sous le nom d'ADN guide. Cela permet à DdmE d'identifier et de capturer les plasmides cibles en ouvrant l’une des doubles hélices du plasmide. Ensuite, DdmD se lie à la seule hélice restante du plasmide, se divise en deux molécules et découpe le plasmide en morceaux.

Les éléments essentiels de cette recherche comprennent :

• ADN guide : Plus stable et moins cher à synthétiser que l'ARN guide.
• Protéines DdmD et DdmE : Suffisamment petites pour être introduites dans des cellules de mammifères.
• Microscopie cryo-électronique : Essentielle pour observer le fonctionnement de ces protéines.
• Boucle de rétroaction : Le processus où des fragments de plasmides continuent à fonctionner comme ADN guide.

Cette recherche pourrait contribuer au développement d'outils pour prévenir les maladies en modifiant les gènes. L'ADN guide aide à cibler avec précision des parties spécifiques du génome. Contrairement aux protéines Argonaute qui utilisent l'ARN guide, DdmE utilise l'ADN guide, qui est plus facile à produire et pourrait être plus stable et précis.

Les outils de modification génétique comme CRISPR/Cas9 ont révolutionné la biologie mais présentent certains inconvénients. Un problème majeur est qu'ils peuvent parfois cibler des parties incorrectes du génome. Le système DdmDE, utilisant de l'ADN guide, pourrait offrir une précision accrue et réduire ces modifications indésirables.

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Les scientifiques étudient comment ce système peut être utilisé à diverses fins. Ils expérimentent actuellement son efficacité dans les cellules de mammifères, dans l’espoir de corriger des erreurs génétiques responsables de maladies.

Un fragment d'ADN plasmidique peut orchestrer la destruction d'autres plasmides, démontrant ainsi un système de défense intégré. Cette action renforce la protection de l’hôte et assure une méthode plus régulière dans le temps.

Ces caractéristiques pourraient favoriser des avancées en médecine personnalisée, où les techniques de modification génétique seraient adaptées à la génétique unique de chaque individu, améliorant ainsi les résultats des traitements pour des maladies comme la fibrose kystique, la dystrophie musculaire et certains types de cancer.

Grâce au soutien d'organisations telles que les Instituts Nationaux de la Santé, le système DdmDE pourrait considérablement améliorer l'édition génomique. En étudiant les mécanismes de défense des bactéries, nous pourrions découvrir de nouvelles méthodes pour améliorer la santé humaine, autrefois jugées impossibles.