La découverte de la réparation de l'ADN pourrait améliorer la biotechnologie (avec vidéo)

02 mars 2023 (Actualités Nanowerk) Une équipe de chercheurs du Collège de médecine vétérinaire de l'Université de l'État du Michigan a fait une découverte qui pourrait avoir des répercussions sur les stratégies thérapeutiques d'édition de gènes, le diagnostic et les thérapies du cancer et d'autres avancées en biotechnologie. Kathy Meek, professeur au College of Veterinary Medicine, et des collaborateurs de l'Université de Cambridge et des National Institutes of Health ont découvert un aspect jusque-là inconnu de la réparation des cassures double brin de l'ADN. Une grande protéine kinase appelée DNA-PK démarre le processus de réparation de l'ADN ; dans leur nouveau rapport, deux complexes protéiques ADN-PK distincts sont caractérisés, chacun ayant un rôle spécifique dans la réparation de l'ADN qui ne peut être assumé par l'autre. "Ça me donne encore des frissons", dit Meek. "Je ne pense pas que quiconque aurait prédit cela." Les découvertes de Meek sont publiées dans Cellule moléculaire ("Deux complexes synaptiques à longue portée distincts favorisent différents aspects du traitement des extrémités avant la réparation des cassures de l'ADN par jonction d'extrémités non homologues"), une revue à fort impact qui couvre les processus cellulaires essentiels comme la réparation de l'ADN.

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Comment les cassures double brin de l'ADN sont réparées

L'ADN, le plan de la vie, a la forme d'une hélice ; cependant, l'ADN est étonnamment facile à endommager. La lumière ultraviolette, par exemple, et de nombreuses thérapies contre le cancer, y compris les rayonnements ionisants et d'autres médicaments spécifiques, peuvent tous endommager l'ADN. Parfois, un seul des deux brins se casse. Parce que l'ADN est toujours maintenu ensemble par le deuxième brin, les cellules peuvent réparer l'ADN assez facilement - les cellules copient simplement les informations du deuxième brin. Il est plus difficile pour les cellules de réparer les dommages à l'ADN lorsque les deux brins sont brisés. Les informations sous forme de nucléotides peuvent être perdues et doivent être rajoutées avant que les extrémités de l'ADN ne soient rejointes. Si une cellule présente plusieurs cassures d'ADN double brin, les extrémités de l'ADN peuvent être jointes au mauvais partenaire. Ce type d'erreur est souvent associé à de nombreux types de cancers. Les cassures double brin peuvent également être plus difficiles à réparer si des agents endommageant l'ADN provoquent des modifications chimiques aux extrémités de l'ADN. Les extrémités d'ADN endommagées sont souvent appelées extrémités "sales". L'ADN-PK peut aider à réparer les cassures double brin de l'ADN de deux manières. Pour les ruptures avec des informations manquantes, il peut cibler des enzymes qui peuvent combler les nucléotides manquants - un peu comme une aiguille et un fil recousant l'ADN ensemble. Pour les extrémités "sales", l'ADN-PK recrute des enzymes qui peuvent couper l'ADN endommagé afin que les extrémités puissent être rejointes. Tout cela était déjà connu, mais une question clé restait sans réponse dans la littérature scientifique - jusqu'à présent : comment l'ADN-PK sait-elle s'il faut remplir ou couper les extrémités lors d'une rupture double brin ?

Découverte de deux complexes DNA-PK : Fill in et cut off

L'équipe de Meek et leurs collaborateurs ont précédemment publié des études structurelles qui ont révélé deux complexes ADN-PK différents, appelés dimères. Alors que de nombreux généticiens moléculaires soupçonnaient déjà que l'ADN-PK aide à maintenir ensemble les extrémités de l'ADN pendant le processus de jonction, beaucoup se sont demandé pourquoi il y aurait deux dimères, au lieu d'un seul. Dans leur nouvelle étude, Meek et ses collaborateurs ont découvert que les deux dimères ADN-PK distincts ont des fonctions différentes ; un complexe recrute des enzymes qui remplissent les informations perdues, tandis que l'autre active des enzymes coupantes qui éliminent les extrémités "sales". L'équipe a également découvert que l'efficacité de la réparation dépend de l'équilibre entre les deux dimères.

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