L'alphabet génétique reçoit deux nouvelles lettres (synthétiques)

Depuis le début de la vie sur cette planète, quatre lettres ont régi tous les processus biologiques de chaque organisme ayant vécu et mort: A, C, T et G. Ce sont les quatre paires de bases de nucléotides qui aident à composer l'ADN et à dicter à quoi ressemble un organisme, comment il se comporte et quel est son rôle écologique dans la nature. (Il y a aussi U à la place de T dans l’ARN, pour tous les complétionnistes en génétique.)

Mais les temps, ils sont un changin’. L’essor de la biologie synthétique signifie que l’on ne se limite plus à quatre lettres pour fabriquer de l’ADN. Après des décennies de travail, Steven Benner, chimiste organique à la Foundation for Applied Molecular Evolution en Floride, a finalement étendu le code avec de nouvelles commandes de lettres pour l’améliorer fondamentalement. Et le résultat est deux nouveaux nucléotides fabriqués artificiellement: P et Z.

Dans deux articles récemment publiés, Benner et ses collègues montrent comment P et Z peuvent s’intégrer dans la structure hélicoïdale de l’ADN et contribuer à maintenir la forme naturelle du matériel génétique. Mieux encore, l’ADN avec P et Z se comporte et - plus important encore - évoluer tout comme l'ADN normal. Les travaux de Benner sur P et Z sont décrits plus en détail dans Quanta Magazine.

Il est pratique de comprendre pourquoi il est utile de développer l’alphabet génétique de quatre à six lettres. L'ADN aide à coder les acides aminés, qui peuvent être combinés de mille façons pour fabriquer des protéines qui nous aident à nous construire comme nous sommes et à faire avancer nos processus biologiques. Mais l'alphabet actuel de quatre lettres ne code que 20 acides aminés. Cependant, un alphabet de six lettres pourrait coder 216 acides aminés différents et être utilisé de manière exponentielle pour des structures protéiques plus différentes.

Les scientifiques pourraient utiliser de nombreuses manières ce nouveau «ADN Franken» à six alphabets dans leurs activités génétiques et médicales. Le second article de Bennett explique comment nos séquences d’ADN avec P et Z peuvent se lier sélectivement à des cellules tumorales. Cette observation pourrait aider à identifier où les tissus cancéreux peuvent être situés dans le corps. La capacité à synthétiser de nouveaux types de protéines pourrait également s'avérer très utile pour résoudre de nombreux types de questions de recherche sur la biologie, et fournir des informations fascinantes sur les processus évolutifs.

Le plus gros inconvénient, cependant, est que plus de lettres de nucléotides créent de plus grandes chances pour que des erreurs se produisent dans l'ADN. Le fait de n'avoir que quatre nucléotides différents limite le type de mutations qui pourrait se produire et réduit considérablement les risques de formation d'une mutation très grave ou mortelle. Même deux autres types de nucléotides supplémentaires pourraient s'avérer désastreux en termes de réparation de l'ADN et de contrôle des mutations.

Quoi qu'il en soit, ce ne sera certainement pas la dernière fois que nous pouvons nous attendre à voir de nouveaux nucléotides pénétrer dans l'ADN. La biologie synthétique ne fait que commencer.