Béatrice Garnier La division cellulaire est fondamentale pour la vie, permettant aux organismes de se développer, de réparer les tissus et de se reproduire. Pour qu’une cellule se divise, tout l’ADN à l’intérieur de la cellule (le génome) doit d’abord être copié. Mais la dynamique précise des réplisomes – la machinerie protéique qui copie l’ADN – a été difficile à déterminer pour les scientifiques.
Aujourd’hui. Le modèle, combiné à des expériences. La recherche a été publiée dans eLife le 25 juillet 2022.
a déclaré Simone Pigolotti, professeure associée à l’OIST qui dirige l’unité de complexité biologique. “Comprendre ces devices peut nous dire ce qui est critical pour les cellules – quelles erreurs sont tolérables, quelles erreurs ne le sont pas, à quelle vitesse la réplication devrait être.”
Le modèle repose sur la mesure de l’abondance de différents emplacements d’ADN au sein d’une population de cellules bactériennes qui se divisent constamment. Chez les bactéries, pour démarrer la réplication de l’ADN, deux réplisomes se fixent à l’ADN à un position d’origine défini et se dirigent dans des instructions opposées le prolonged de la boucle d’ADN, copiant l’ADN jusqu’à ce qu’ils se rencontrent de l’autre côté. Cela signifie que l’ADN le furthermore proche du level d’origine est copié en leading, tandis que l’ADN le moreover proche du position de terminaison est copié en dernier.
“Si vous laissez une populace de bactéries se développer librement, à un moment donné, la plupart des cellules seront en cours de division cellulaire. Parce que la réplication de l’ADN begin toujours au même endroit, cela signifie que si vous séquencez ensuite tout l’ADN, il y aura une plus grande abondance d’ADN qui est le as well as proche du position d’origine, et une quantité beaucoup additionally faible d’ADN qui est moreover proche du stage closing », a expliqué le professeur Pigolotti.
Dans l’étude, des chercheurs de l’unité de chimie et d’ingénierie des acides nucléiques de l’OIST ont cultivé des bactéries Escherichia coli (E. coli) à différentes températures. La area de séquençage a ensuite séquencé l’ADN de la bactérie.
En analysant les caractéristiques de la courbe de distribution, les chercheurs ont pu déterminer la vitesse exacte de la machinerie protéique. Ils ont constaté qu’à mesure que la température augmentait, la vitesse de réplication augmentait. Additionally intéressant encore, les chercheurs ont découvert que les réplisomes variaient leur vitesse à différents factors le extended du génome.
L’une des raisons potentielles de leur vitesse fluctuante, spécule le professeur Pigolotti, est qu’il peut y avoir des limites sur les ressources nécessaires à la réplication, telles que les nucléotides – les éléments constitutifs de l’ADN.
Chez E. coli, lorsque les ailments sont bonnes, une seule cellule bactérienne peut se diviser toutes les 25 minutes. Mais le processus de réplication de l’ADN prend plus de temps, environ 40 minutes. Par conséquent, afin de maintenir des taux de croissance élevés, plusieurs copies du génome sont répliquées en même temps, ce qui augmente le nombre de réplisomes au travail. La compétition pour les nucléotides pourrait alors provoquer un ralentissement des réplisomes.
Des preuves supplémentaires étayent cette hypothèse. À basse température et dans des cultures pauvres en nutriments, lorsque le taux de croissance des bactéries est faible et qu’un seul génome serait copié à la fois, ces fluctuations de la vitesse de réplication disparaissent.
Curieusement, les chercheurs ont également découvert que les oscillations observées pour la vitesse de réplication correspondaient également aux oscillations du taux de mutation documentées dans d’autres études. Lorsqu’ils ont superposé les deux modèles.
“Cela semble intuitif – si nous pensons à une motion., moreover nous avons de likelihood de faire une erreur”, a déclaré le professeur Pigolotti. “Nous pensons donc que lorsque les réplisomes vont as well as vite, leur taux d’erreur est plus élevé.”
Pour le professeur Pigolotti. coli, telles que celles qui manquent de protéines qui aident à la réplication. Il est également curieux de voir si le schéma se maintient dans d’autres souches de bactéries.
“C’est une path de recherche vraiment passionnante”, a déclaré le professeur Pigolotti. “Et tout le travail a été fait en collaboration avec d’autres unités ici. C’est le style de collaboration interdisciplinaire qui ne peut se produire qu’à l’OIST.”
