Un mécanisme jusqu’ici inconnu pour replier l’ADN est décrit dans une étude en Nature publié par des chercheurs du Karolinska Institutet et du Max Planck Institute for Biophysics. Leurs découvertes fournissent de nouvelles informations sur les processus chromosomiques qui sont essentiels à la fois au développement normal et à la prévention des maladies.
L’ADN de nos cellules est organisé en chromosomes, qui sont des structures hautement dynamiques qui sont modifiées lorsque les gènes sont transcrits lorsque les dommages à l’ADN sont réparés ou lorsque les chromosomes sont compacts en vue de la division cellulaire. Ces processus sont affectés par des complexes protéiques dits SMC (SMC, Structural Maintenance of Chromosomes) qui, en médiant les interactions chromosomiques, assurent une organisation spatiale correcte du génome.
Chez l’homme et les autres eucaryotes, c’est-à-dire les organismes dont les cellules contiennent un noyau, il existe trois complexes protéiques de ce type. Les scientifiques ont déjà révélé le mécanisme de fonctionnement de deux d’entre eux. Dans la présente étude, les chercheurs ont étudié le troisième, le complexe Smc5/6, dont la fonction est restée en grande partie inconnue.
« Ces résultats révèlent que le complexe Smc5/6 est un nouveau régulateur du repliement de l’ADN, qui peut nous en dire plus sur l’organisation des chromosomes », explique Camilla Björkegren, professeur au Département de biologie cellulaire et moléculaire du Karolinska Institutet, qui a dirigé l’étude. avec Eugene Kim, chef de groupe de recherche à l’Institut Max Planck de biophysique de Francfort-sur-le-Main. « La découverte est également pertinente sur le plan médical, car le repliement de l’ADN est important pour le fonctionnement normal des chromosomes et pour éviter les altérations chromosomiques qui pourraient entraîner des maladies. »
Les chercheurs ont purifié le complexe Smc5/6 de la levure et, en utilisant la microscopie à haute résolution de molécules individuelles, ont étudié comment il se lie et affecte les molécules d’ADN individuelles. On pense que les principes d’organisation chromosomique sont généralement identiques chez la levure et chez l’homme, qui sont tous deux des organismes eucaryotes. Pour leurs expériences, les chercheurs ont marqué à la fois le complexe protéique et l’ADN avec des molécules fluorescentes de couleurs différentes pour les rendre traçables au microscope.
Leurs résultats montrent que le complexe Smc5/6 fonctionne en extrudant une boucle d’ADN de plus en plus grande, une propriété qu’il partage avec les autres complexes SMC eucaryotes connus.
Les chercheurs ont également examiné la manière dont le processus est régulé et ont découvert, entre autres, que deux complexes Smc5/6 sont nécessaires pour former une boucle, tandis que les complexes protéiques uniques ne transloquent que le long de la molécule d’ADN.
Des recherches antérieures indiquent que Smc5/6 inhibe certains virus et suggèrent qu’il protège également contre certains types de cancer et qu’il est important pour le développement normal du fœtus. Les chercheurs de KI veulent maintenant étudier comment ces propriétés sont liées au mécanisme nouvellement découvert.
La prochaine étape de nos recherches consiste à découvrir comment la capacité du complexe Smc5/6 à fabriquer des boucles d’ADN affecte leur fonction dans les cellules, ce qui peut améliorer notre compréhension de la façon dont Smc5/6 peut fonctionner comme un bloqueur de virus, protéger contre le cancer et contribuer à le développement du fœtus. »
Camilla Björkegren, professeure, Département de biologie cellulaire et moléculaire au Karolinska Institutet
L’étude a été financée par le Conseil suédois de la recherche, la Société suédoise du cancer, le CIMED (Centre pour la médecine innovante) et l’Institut Max Planck de biophysique.
