□ Des études récentes ont montré que la séparation des phases liquide-liquide – semblable à la formation des gouttelettes d’huile dans l’eau – conduit à la formation de divers types d’organites sans membrane, tels que les granules de stress et les nucléoles, dans les cellules vivantes. Ces organelles, également appelées condensats biomoléculaires, sont des gouttelettes liquides exerçant des fonctions cellulaires spécifiques, notamment la régulation des gènes et la réponse au stress.
□ Maintenant, une équipe de recherche conjointe dirigée par le professeur Yongdae Shin et Do-Nyun Kim de l’Université nationale de Séoul a annoncé avoir exploité les propriétés uniques des molécules d’ADN à auto-assemblage pour créer des condensats synthétiques avec des compositions et des fonctionnalités programmables.
□ Les chercheurs ont conçu des échafaudages d’ADN avec des motifs d’auto-association ainsi qu’un recrutement spécifique de cibles ADN. Dans une plage appropriée de concentration de sel et de température, les échafaudages d’ADN modifiés ont subi une séparation de phase liquide-liquide pour former des condensats denses, organisés de manière très similaire à ceux des cellules vivantes. Les condensats d’ADN synthétiques peuvent recruter des molécules d’ADN cibles spécifiques, et les chercheurs ont démontré que le degré de recrutement peut être défini avec précision au niveau de la séquence d’ADN.
□ Ils ont ensuite doté les condensats synthétiques de fonctionnalités en utilisant comme cibles des composants de calcul de l’ADN. L’informatique ADN a été largement mise en œuvre pour diverses applications de bio-ingénierie et médicales, en raison de sa capacité intrinsèque de calcul parallèle. Cependant, la lenteur du processus de calcul individuel a été un inconvénient majeur. Avec les condensats d’ADN synthétique, Shin et son équipe ont montré que le calcul de l’ADN, y compris les opérations de porte logique, était considérablement accéléré, de plus de dix fois, lorsqu’il était couplé aux condensats.
□ L’architecture des échafaudages d’ADN a également permis le recrutement sélectif d’opérations informatiques spécifiques parmi de nombreuses autres exécutées en parallèle, ce qui a permis un nouveau mécanisme de déclenchement basé sur la cinétique. Les chercheurs s’attendaient à ce que leur système puisse être largement appliqué à divers circuits d’ADN pour le diagnostic des maladies, la biodétection et d’autres calculs moléculaires avancés.
□ Les résultats de cette étude ont été publiés dans Avancées scientifiques.
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