Piet Herdewijn - iSSB
Responsable de l’équipe Xenome

Quand la biologie de synthèse démontre que la chimie de la vie pouvait prendre d’autres voies.

L’équipe de Phil Holliger (MRC, Cambridge, UK), en collaboration avec Piet Herdewijn de l’iSSB (Institut de Biologie Systémique et Synthétique de Genopole), a créé des acides nucléiques artificiels appelés XNA capables d’activité enzymatique.

Ces travaux, publiés en ligne dans Nature le 1er décembre 2014, non seulement fournissent des indices sur les phénomènes à l’origine de la vie sur terre, mais permettront aussi le développement de nouvelles thérapeutiques prometteuses chez l’homme.

Des acides nucléiques artificiels qui démontrent des propriétés catalytiques proches de celle de l’ARN

Les ADN et ARN sont considérés comme les seuls acides nucléiques existant sur terre capables de transmettre de l’information génétique. Certains ARN ont en outre une activité enzymatique ; ils sont capables de catalyser des réactions sur d’autres acides nucléiques, propriété qui aurait permis le développement de la vie sur terre. Cependant les phénomènes à l’origine de la dominance universelle de ces molécules plutôt que d’autres ne sont pas connues.

Les équipes de Phil Holliger et de Piet Herdewijn avaient montré récemment qu’il était possible de créer en laboratoire plusieurs types d’acides nucléiques de structures chimiques différentes de l’ADN et de l’ARN, appelés XNA (pour xeno-nucleic acids). Ces XNA sont dotés comme l’ARN et l’ADN des capacités d’hérédité, d’évolution et de repliement et liaison à d’autres molécules.

Les auteurs montrent ici que plusieurs de ces acides nucléiques artificiels sont aussi capables d’activité enzymatique, en particulier de coupure et de liaison. Un de ces XNA peut lier des fragments de XNA ensemble, constituant ainsi un système catalytique entièrement artificiel. Le fait que des acides nucléiques autres que l’ARN ou l’ADN aient des propriétés enzymatiques suggère que le choix universel de l’ADN et de l’ARN n’était qu’un des choix possibles à l’origine de la vie sur terre. On peut donc imaginer que d’autres formes de chimie puissent dominer la vie sur d’autres planètes.

Des pistes pour des applications médicales

Les XNAs décrits dans cet article sont tous capables de catalyser des réactions sur des ARN naturels, ils ont donc un rôle à jouer en médecine. Ils pourraient en effet permettre le développement de médicaments pour lutter contre des virus à ARN ou pour inactiver des ARN messagers associés au déclenchement de cancers. Parce qu’ils sont artificiels, ils seraient moins facilement dégradés par des enzymes naturels dans le corps humain et offriraient ainsi une protection de longue durée.

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Référence : Catalysts from synthetic genetic polymers. Nature (2014) doi:10.1038/nature13982

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