La vie connue sur Terre repose sur un alphabet génétique à quatre lettres. Des chercheurs de l’Université de Californie à San Diego ont démontré qu’un des enzymes les plus importants de la biologie peut lire et transcrire avec précision une version beaucoup plus vaste contenant huit lettres génétiques.
Cette découverte suggère que les cellules peuvent utiliser leur machinerie moléculaire existante pour gérer des informations génétiques synthétiques. Cela représente une avancée importante vers un objectif de longue date en biologie synthétique : élargir le langage de l’ADN au-delà des quatre lettres présentes dans la nature. À l’avenir, de tels systèmes pourraient aider les scientifiques à concevoir des machines biologiques exécutant de nouvelles fonctions ou produisant des composés qui n’existent pas naturellement.
Comment les cellules lisent un alphabet génétique à huit lettres
Les chercheurs se sont concentrés sur l’ARN polymérase, l’enzyme qui lit l’ADN et produit l’ARN — la première étape de l’expression génétique. Pour comprendre comment l’enzyme gère les informations génétiques synthétiques, l’équipe a combiné des expériences biochimiques avec une microscopie électronique cryogénique à haute résolution capable de révéler des structures à des échelles plus petites que la largeur d’un seul atome.
Les chercheurs ont capturé des vues structurelles détaillées de l’ARN polymérase provenant de bactéries Escherichia coli (E. coli) alors qu’elle reconnaissait et incorporait deux paires de bases synthétiques. Ces lettres génétiques artificielles ne se trouvent pas dans la nature.
Les images ont montré que l’ARN polymérase identifie les lettres d’ADN synthétiques en utilisant de nombreux signaux biochimiques et structurels similaires à ceux qu’elle utilise pour reconnaître les paires de bases naturelles. Cette découverte aide à expliquer pourquoi l’enzyme peut copier avec précision les informations écrites en utilisant un alphabet génétique élargi.
Dans une étude connexe publiée dans PNAS, la même équipe de recherche a trouvé que l’ARN polymérase peut également reconnaître une autre paire de bases synthétiques même si elles manquent des liaisons hydrogène qui aident normalement à maintenir les paires de bases d’ADN ensemble.
Un ADN synthétique pourrait permettre de nouvelles technologies
Les applications potentielles vont bien au-delà de la compréhension du fonctionnement de l’ADN. Des recherches antérieures ont déjà utilisé des alphabets génétiques élargis pour créer des molécules d’ADN synthétiques capables de reconnaître des cellules de cancer du foie.
En montrant en détail moléculaire comment l’ARN polymérase lit et transcrit des lettres d’ADN non naturelles, cette nouvelle recherche fournit une base importante pour les technologies reposant sur des codes génétiques élargis. Les applications possibles incluent de nouveaux outils de diagnostic, des thérapies et des systèmes biologiques ingénierés avec des capacités qui ne se produisent pas naturellement.
Deux études explorent les codes génétiques élargis
L’étude publiée dans Nature Communications (« Base structurelle de la transcription de l’alphabet à huit lettres Hachimoji par l’ARN polymérase d’E. coli »), dirigée par Dong Wang, PhD, professeur à l’École de pharmacie et des sciences pharmaceutiques de l’UC San Diego, a été publiée le 2 septembre 2026 dans Nature Communications.
L’étude PNAS (« Une paire de bases non naturelles hydrophobes favorise la fermeture de la boucle de déclenchement et la catalyse dans l’ARN polymérase cellulaire indépendamment des liaisons hydrogène »), publiée le 12 août 2026, a également été dirigée par Wang.
Source : Université de Californie à San Diego.
