Surfaces minérales : Origine et archives des informations biologiques Mineral Surfaces: Origin and archive of biological information – Surf_MEMO

Surfaces minérales: Origine et archivage des informations biologiques (SURF_MEMO)
Contexte
Il est suggéré que les SURFaces minérales peuvent catalyser l'oligomérisation des nucléotides et jouer un rôle clé dans l'origine de la vie. De plus, de nouveaux développements en anthropologie démontrent que l'ADN humain et pathogène peuvent être préservés dans des assemblages de minéraux sur des centaines de millénaires, fournissant ainsi une MÉMOIRE biologique de la coévolution des humains et de leurs pathogènes. Cependant, une compréhension claire des processus chimiques de surface sous-jacents fait toujours défaut.
Objectifs
SURF_MEMO teste l'hypothèse selon laquelle l'oligomérisation des nucléotides et la préservation de l'ADN ancien sont régies par des mécanismes de surface similaires. Nous étudierons a) l'adsorption de mononucléotides, d'ADN et d'ARN sur des minéraux tels que l'hydroxyapatite et l'imogolite b) le processus d'oligomérisation aux surfaces minérales et son effet sur la structure secondaire des oligonucléotides c) la stabilité des oligonucléotides, de l'ADN et de l'ARN à la surface et la protection contre les processus de dégradation et d) l'effet des couches organiques de surface sur ces processus.
Originalité
Essayer de comprendre l'oligomérisation des nucléotides (origine de la vie) et la préservation de l'ADN/ARN sur de longues périodes (anthropologie de l'évolution) en se basant sur des processus moléculaires chimiques de surface similaires est innovante. Plus précisément, cette originalité réside dans la sélection des systèmes. Les nanotubes d'imogolite ne sont pas seulement formés dans les sols volcaniques (hypothèse de la Terre primitive), mais leur structure atomique et leur forme sont particulièrement bien adaptées aux oligonucléotides en termes de distance et de liaison des groupes phosphates à la surface de l'imogolite, mais aussi pour réaliser des assemblages micrométriques. L'hydroxyapatite est capitale pour cartographier l'évolution humaine au-delà de quelques centaines de milliers d'années en trouvant de l'ADN extractible des matériaux osseux dégradés. Notre originalité réside aussi dans la capacité de personnaliser la structure, la chimie, la forme et l’état de surface des minéraux, et également de personnaliser les acides nucléiques, du monomère aux oligomères souhaitée, ainsi que les nucléo-lipides pour tester l'hypothèse hydrophobe. De plus le projet peut fournir des guides pratiques aux anthropologues concernant l'extraction d'ADN ancien à partir de minéraux et de composites minéraux-organiques.
Approche
Le travail proposé est structuré en 7 WP. Le WP0 (gestion du projet) assure une intégration transparente de la collaboration entre les partenaires. WP1 se concentre sur (i) la fourniture de minéraux ciblés tels que l'imogolite et l'apatite (synthèse et caractérisation) et d'acides nucléiques avec des propriétés personnalisées aux autres WP, et (ii) la réalisation d'expériences pour quantifier l'interaction entre les surfaces minérales et divers nucléotides, oligomères et ADN double brin. Le WP2 se concentre sur la polymérisation des oligonucléotides sur des surfaces minérales revêtues ou non d'un revêtement organique. Le WP3 détermine le rôle des surfaces minérales sur la stabilisation de la structure secondaire et ternaire des oligonucléotides. WP4 identifie l'effet protecteur des minéraux contre la dégradation de l'ADN et de l'ARN. WP5 détermine l'effet des propriétés des couches organiques sur la protection de l'ARN et de l'ADN. Le WP6 diffusera nos résultats auprès de différents publics.
Principaux chercheurs impliqués
Les chercheurs principaux sont des scientifiques de renommée internationale : J.Rose (chimie des surfaces et nanomatériaux, CNRS, France), P.Barthelemy (chimie organique/supramoléculaire, U. de Bordeaux, France), S.Kraemer (biogéochimie, Université de Vienne, Autriche). Une collaboration avec R.Pinhasi à l'Université de Vienne apporte un savoir-faire en anthropologie évolutive