Découverte d'une nouvelle fonction des ciseaux génétiques CRISPR

Les ciseaux à protéines activent la fonction de défense

29.11.2022 - Allemagne

Depuis plusieurs années, les ciseaux à gènes CRISPR/Cas9 font sensation dans les milieux scientifiques et médicaux. Ce nouvel outil de la biologie moléculaire trouve son origine dans un ancien système immunitaire bactérien. Il protège les bactéries contre les attaques des phages, c'est-à-dire des virus qui infectent les bactéries. Des chercheurs de l'Institut de biologie structurelle de l'hôpital universitaire de Bonn (UKB) et de la faculté de médecine de l'université de Bonn, en coopération avec l'université partenaire de St Andrews en Écosse et le Laboratoire européen de biologie moléculaire de Hambourg, ont maintenant découvert une nouvelle fonction du gène ciseaux. L'étude a été publiée dans la revue "Nature".

Depuis des temps immémoriaux, les bactéries et les phages sont engagés dans une lutte pour la vie et la mort sur Terre. Lorsqu'un phage agresseur injecte son matériel génétique dans une bactérie, celle-ci est obligée de produire de nouveaux phages, qui infectent à leur tour d'autres bactéries. En réponse, certaines bactéries ont développé le système CRISPR. Grâce à ce système immunitaire bactérien, le matériel génétique du phage est reconnu et détruit.

Dans le même temps, les fragments qui en résultent sont intégrés dans le génome de la bactérie. Cela crée une sorte de bibliothèque à laquelle le système immunitaire CRISPR peut accéder encore et encore et est ainsi armé pour de futures attaques. En outre, il a été découvert que les variantes dites de type III des ciseaux génétiques produisent de petites molécules de signalisation. Grâce à ces petites molécules, les bactéries déclenchent un plan d'urgence complexe. Cela permet de lutter contre un virus de manière optimale et sur un large front.

Des chercheurs de l'Institut de biologie structurelle de l'hôpital universitaire de Bonn (UKB) et de la faculté de médecine de l'université de Bonn ont étudié ce mécanisme en collaboration avec des scientifiques de l'université partenaire de St Andrews en Écosse et du Laboratoire européen de biologie moléculaire de Hambourg. L'équipe de recherche a découvert que les petites molécules de signalisation se lient, entre autres, à une protéine appelée CalpL, qui devient ainsi une "protéase" active. Ces dernières sont des enzymes qui clivent les protéines et fonctionnent donc comme des ciseaux à protéines. "Les protéases sont également utilisées dans le système immunitaire humain pour transmettre des informations à grande vitesse", explique Niels Schneberger, doctorant à l'Institut de biologie structurelle de l'UKB et l'un des deux premiers auteurs de l'étude.

Enfin, les chercheurs ont également trouvé la cible de leurs ciseaux à protéines nouvellement découverts. Elle coupe une petite molécule protéique appelée CalpT, qui agit comme un verrou de sécurité pour CalpS, une troisième molécule protéique : "CalpS est une protéine très bien gardée qui est libérée par l'ensemble du mécanisme. Elle va amener la machinerie de transcription vers des gènes spécifiques, faisant basculer le métabolisme de la bactérie vers la défense. Nous sommes très curieux de savoir quels sont ces gènes", explique Christophe Rouillon, chercheur invité à l'Institut de biologie structurelle et premier auteur de l'étude. Avec la découverte de cette cascade de signalisation complexe, les chercheurs ont découvert un tout nouvel aspect des systèmes CRISPR.

L'avantage des systèmes CRISPR est qu'ils peuvent être très facilement reprogrammés à des fins biotechnologiques et médicales. Avec l'aide de CRISPR, l'ADN peut être spécifiquement modifié, c'est-à-dire que des gènes ou des blocs entiers de gènes peuvent être insérés ou excisés. Certaines maladies, comme l'amyotrophie spinale (SMA), qui entraîne une paralysie nerveuse, peuvent déjà être traitées aujourd'hui à l'aide des ciseaux à gènes. "Avec ces ciseaux à protéines activés par CRISPR, il existe désormais un tout nouvel outil dans la boîte à outils de la biologie moléculaire", déclare le PD Dr Gregor Hagelueken, chef de groupe à l'Institut de biologie structurelle de l'UKB et membre du domaine de recherche transdisciplinaire "Vie et santé" de l'Université de Bonn. "Et peut-être cela permettra-t-il à CRISPR d'être utilisé de manière encore plus polyvalente à l'avenir", ajoute-t-il.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.