De nouvelles sondes permettent aux scientifiques de voir l’ADN à quatre brins interagir avec des molécules à l’intérieur des cellules humaines vivantes, révélant ainsi son rôle dans les processus cellulaires. L’ADN forme généralement la forme classique en double hélice de deux brins enroulés l’un autour de l’autre. Alors que l’ADN peut previous des formes furthermore exotiques dans des tubes à essai, peu sont observés dans de vraies cellules vivantes.



Cependant, de l’ADN à quatre brins, connu sous le nom de G-quadruplex, a récemment été vu se former naturellement dans les cellules humaines. Maintenant, dans une nouvelle recherche publiée aujourd’hui dans Nature Communications, une équipe dirigée par des scientifiques de l’Imperial School de Londres a créé de nouvelles sondes qui peuvent voir remark les G-quadruplex interagissent avec d’autres molécules à l’intérieur des cellules vivantes.

Les quadruplexes G se trouvent à des concentrations moreover élevées dans les cellules cancéreuses, on pense donc qu’ils jouent un rôle dans la maladie. Les sondes révèlent comment les G-quadruplexes sont « déroulés  » par certaines protéines et peuvent également aider à identifier les molécules qui se lient aux G-quadruplex, conduisant à de nouvelles cibles médicamenteuses potentielles qui peuvent perturber leur activité.



L’un des auteurs principaux, Ben Lewis, du département de chimie de l’Imperial, a déclaré: « Une forme d’ADN différente aura un impact énorme sur tous les processus qui la concernent – comme la lecture, la copie ou l’expression d’informations génétiques. Montant que les quadruplexes G jouent un rôle vital dans une grande variété de processus vitaux pour la vie, et dans une gamme de maladies, mais le chaînon manquant a été l’imagerie de cette construction directement dans les cellules vivantes.  »

Les G-quadruplexes sont rares à l’intérieur des cellules, ce qui signifie que les procedures conventional de détection de telles molécules ont du mal à les détecter spécifiquement. Ben Lewis décrit le problème comme « comme trouver une aiguille dans une botte de foin, mais l’aiguille est également faite de foin ».

Pour résoudre le problème, des chercheurs des groupes Vilar et Kuimova du département de chimie de l’Imperial ont fait équipe avec le groupe Vannier du Medical Study Council de Londres, Institut des sciences médicales.

Ils ont utilisé une sonde chimique appelée DAOTA-M2, qui fluoresce (s’allume) en présence de G-quadruplexes, mais au lieu de surveiller la luminosité de la fluorescence, ils ont surveillé la durée de cette fluorescence. Ce sign ne dépend pas de la concentration de la sonde ou des G-quadruplex, ce qui signifie qu’il peut être utilisé pour visualiser sans équivoque ces molécules rares.

Le Dr Marina Kuimova, du Département de chimie de l’Impériale, a déclaré: « En appliquant cette approche plus sophistiquée, nous pouvons éliminer les difficultés qui ont empêché le développement de sondes fiables pour cette framework d’ADN. »

L’équipe a utilisé ses sondes pour étudier l’interaction des quadruplexes G avec deux protéines hélicases – des molécules qui « déroulent » les buildings d’ADN. Ils ont montré que si ces protéines hélicases étaient éliminées, plus de G-quadruplexes étaient présents, montrant que les hélicases jouent un rôle dans le déroulement et donc la décomposition des G-quadruplexes.

Le Dr Jean-Baptiste Vannier, du MRC London Institute of Health care Sciences et de l’Institut des sciences cliniques de l’Imperial, a déclaré: « Dans le passé, nous avons dû nous fier aux signes indirects de l’effet de ces hélicases, mais maintenant nous prenons un regard sur eux directement à l’intérieur des cellules vivantes.  »

Ils ont également examiné la capacité d’autres molécules à interagir avec les G-quadruplexes dans les cellules vivantes. Si une molécule introduite dans une cellule se lie à cette structure d’ADN, elle déplacera la sonde DAOTA-M2 et réduira sa durée de vie combien de temps dure la fluorescence.

Cela permet d’étudier les interactions à l’intérieur du noyau des cellules vivantes, et de mieux comprendre davantage de molécules, comme celles qui ne sont pas fluorescentes et qui ne sont pas visibles au microscope. Le professeur Ramon Vilar, du département de chimie de l’Imperial, a expliqué: « De nombreux chercheurs se sont intéressés au potentiel des molécules de liaison du G-quadruplex comme médicaments potentiels pour des maladies telles que les cancers. Notre méthode aidera à faire progresser notre compréhension de ces nouveaux potentiels. médicaments. »

Peter Summers, un autre auteur principal du Département de chimie de l’Imperial, a déclaré: « Ce projet a été une formidable opportunité de travailler à l’intersection de la chimie, de la biologie et de la physique. Cela n’aurait pas été probable sans l’expertise et les relations de travail étroites de les trois groupes de recherche.  »

Les trois groupes ont l’intention de continuer à travailler ensemble pour améliorer les propriétés de leur sonde et explorer de nouveaux problèmes biologiques et éclairer davantage les rôles des G-quadruplexes à l’intérieur de nos cellules vivantes. La recherche a été financée par le Fonds d’excellence de l’Impériale pour la recherche frontalière.