L’ADN est composé de nucléobases représentées par les lettres A, T, G et C. Elles forment la foundation du code génétique et sont présentes dans tous les êtres vivants. Mais dans un bactériophage, une autre foundation, représentée par la lettre Z, existe. Cette exception, la seule observée à ce jour, est longtemps restée un mystère. Des scientifiques de l’Institut Pasteur et du CNRS, en collaboration avec le CEA, ont maintenant élucidé la voie de biosynthèse de cette base. Cet ouvrage a été publié dans le numéro du 30 avril 2021 de Science.



L’ADN, ou acide désoxyribonucléique, est une molécule qui sert de help pour stocker les informations génétiques dans tous les organismes vivants. Il s’agit d’une double hélice caractérisée par une alternance de nucléobases puriques (adénine et guanine) et pyrimidinucléobases (cytidine et désoxycytidine). Les bases de chaque brin d’ADN sont situées au centre de l’hélice et sont liées entre elles, reliant ainsi les deux brins d’ADN : l’adénine forme deux liaisons hydrogène avec la thymine (A-T) et la guanine forme trois liaisons hydrogène avec la cytosine (G-C). Cela s’applique à tous les êtres vivants, à une exception près.

Cyanophage S-2L, une exception à la génétique conventionnelle

Le cyanophage S-2L est un bactériophage, c’est-à-dire un virus qui infecte les bactéries. Dans ce phage, l’adénine est complètement remplacée par une autre foundation, la 2-aminoadénine (représentée par la lettre Z). Ce dernier forme trois liaisons hydrogène avec la thymine (Z-T), au lieu des deux liaisons habituelles entre l’adénine et la thymine. Ce nombre additionally élevé de liaisons augmente la stabilité de l’ADN à des températures élevées et modifie sa conformation, ce qui signifie que l’ADN est moins bien reconnu par les protéines et les petites molécules.



Voie de biosynthèse de la 2-aminoadénine élucidée

Depuis sa découverte en 1977, le cyanophage S-2L a été la seule exception connue, et la voie de biosynthèse de la 2-aminoadénine est restée inconnue. Des scientifiques de l’Institut Pasteur et du CNRS, en collaboration avec le CEA, ont récemment élucidé cette voie de biosynthèse et démontré ses origines enzymatiques. Ils y sont parvenus en identifiant un homologue de l’enzyme connue succinoadénylate synthase (PurA) dans le génome du cyanophage S-2L. Une analyse phylogénétique de cette famille d’enzymes a révélé un lien entre l’homologue, connu sous le nom de PurZ, et l’enzyme PurA chez les archées. Cela indique que l’homologue est une enzyme ancienne qui a probablement conféré un avantage évolutif. La recherche a été réalisée à l’aide de la plateforme de cristallographie de l’Institut Pasteur.

La nouvelle paire de bases Z-T et la découverte de la voie de biosynthèse montrent que de nouvelles bases peuvent être incorporées par voie enzymatique dans le matériel génétique. Cela augmente le nombre de bases codantes dans l’ADN, ouvrant la voie au développement de biopolymères génétiques synthétiques.