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La lumière, une alternative pour assembler l'ADN à température constante

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La lumière, une alternative pour assembler l'ADN à température constante

Assembler des brins d'ADN grâce à la lumière, voici ce que proposent les chercheurs du laboratoire Processus d'activation sélectif par transfert d'énergie uni-électronique ou radiatif (PASTEUR, CNRS/PSL/ENS/UPMC). Une méthode à température constante, qui évite de chauffer, puis de refroidir les motifs d'ADN ce qui peut les endommager ou limite les implémentations in vivo. Ces travaux publiés dans la revue Nano Letters ouvrent des perspectives pour le contrôle dynamique des nanostructures réalisées à base d'ADN.

 

Les nanotechnologies à base d'ADN permettent de construire des objets « programmables » en utilisant le principe d'appariement spécifique des motifs de base d'ADN par liaison hydrogène. Pour réaliser cet appariement, il faut le plus souvent chauffer tout d’abord pour induire le désassemblage, puis refroidir pour que les bases se réassemblent comme on le souhaite. Cette méthode exclue des applications dans des systèmes exigeant une température constante ou qui sont sensibles à la température, et rend donc difficile son implémentations in vivo. Une alternative particulièrement attrayante serait d'utiliser la lumière, un stimulus qui offre haute accordabilité (longueur d'onde, intensité), une bonne biocompatibilité et une excellente résolution spatiotemporelle.

 

C’est ce que viennent de réaliser les chercheurs du laboratoire PASTEUR. La méthode d’assemblage contrôlé de brins d’ADN qu’ils ont mis au point repose sur l'utilisation d'un intercalant photosensible, l’AzoDiGua.

 

En l'absence d'irradiation, l’AzoDiGua est dans une conformation qui lui permet de s'intercaler entre les bases d'ADN et ainsi de stabiliser la structure de l'édifice. Une irradiation UV (365 nm) induit une photoisomérisation de l'intercalant qui provoque son éjection de la double-hélice et une déstabilisation de la structure formée de l'ADN. Une irradiation bleue, quant à elle, permet à l'intercalant de retourner dans sa conformation initiale, la structure à base d'ADN se formant à nouveau. L’ajout de cet intercalant, telle une fermeture éclair, permet donc de contrôler à volonté l’ouverture ou la fermeture d’une nanostructure d’ADN simplement par stimulation lumineuse !

 

L'intérêt de la méthode est qu'elle permet de s’affranchir de la température. De plus, les chercheurs ont montré qu’elle est applicable à n'importe quel type d'ADN, allant des courts oligonucléotides de quelques paires de base, à des molécules d'ADN génomiques de plusieurs milliers, voire dizaines de milliers de paires de bases. Ce travail ouvre donc de nombreuses perspectives pour le contrôle dynamique des nanostructures à base d'ADN, un domaine en pleine expansion, en particulier dans le contexte des nanotechnologies ADN (origamis d'ADN, assemblage de nanoparticules, etc.).

Pour en savoir plus :

Laboratoire Processus d'activation sélectif par transfert d'énergie uni-électronique ou radiatif (PASTEUR, CNRS/PSL/ENS/UPMC)Nouvelle fenêtre

 

Référence :

Anna Bergen, Sergii Rudiuk, Mathieu Morel, Thomas Le Saux, Heiko Ihmels & Damien Baigl. Photodependent melting of unmodified DNA using a photosensitive intercalator : a new and generic tool for photoreversible assembly of DNA nanostructures at constant temperature. Nano Letters 13 décembre 2015 Doi : 10.1021/acs.nanolett.5b04762Nouvelle fenêtre



20/07/16