Blanc SVSE 5 - Blanc - SVSE 5 - Physique, chimie du vivant et innovations biotechnologiques

ADN en faisceaux, en tores ou confinés dans la capside – DNA

ADN sous forme de bundles, de tores ou de globules : quels enjeux ?

Le projet vise à comprendre l’organisation de l’ADN en conditions de confinement et les conséquences de ce confinement dans le fonctionnement du matériel génétique, en particulier dans les processus d’infection des bactéries par les bactériophages

Comprendre les interactions entre ADN

Nous espérons: <br />1) comprendre les interactions et corrélations ADN-ADN et identifier les paramètres qui les contrôlent <br />2) comprendre comment le confinement de la chaîne d'ADN interfère avec ces corrélations et estimer le poids de chacun des paramètres critiques impliqués, <br />3) obtenir la structure complète du cristal d'ADN à l'intérieur de la pleine capside en combinant différentes approches structurales

Nous developpons des approches par diffraction/diffusion des rayons X et par cryoTEM.

Encore prématuré. Nous démarrons.

Nous attendons:
- Une meilleure compréhension des corrélations ADN-ADN. Si, comme le suggèrent certains auteurs, ces corrélations peuvent aider à la reconnaissance spécifique de séquences d'ADN dans un environnement encombré complexe, nos approches peuvent ouvrir de nouvelles voies de recherche.
- Une meilleure compréhension des processus d'infection des phages, utile pour progresser dans les stratégies de «thérapie par les phages«, une approche basée sur l'application directe des phages sur une zone infectée par des bactéries. D

Pas encore

Ce projet, qui regroupe trois équipes de physiciens et biologistes (F. Livolant, LPS Orsay ; D. Durand, IBBMC Orsay ; D. Chretien, TIPs Rennes), a pour objectifs d’élucider les interactions entre hélices d’ADN quand elles se trouvent à très faible distance les unes des autres, et que des corrélations peuvent apparaître entre elles. L’incidence de telles corrélations peut être essentielle en termes de fonctionnalité biologique. Les objectifs sont de comprendre ces interactions dans trois conformations différentes (faisceaux de chaines, structures toriques et apparentées et structures globulaires). Nous disposons pour cela d’un outil expérimental performant, le bactériophage (un virus qui infecte les bactéries) qui présente l’intérêt de maintenir au sein de sa capside protéique une longue chaîne d’ADN à des concentrations extrêmes que l’on ne peut atteindre in vitro. En induisant de manière contrôlée une éjection partielle du génome, nous disposons de capsides dans lesquelles des expériences peuvent être réalisées sur chaînes d’ADN isolées et confinées dans des volumes qui dépendent du volume de la capside. En nous appuyant nous l’expérience déjà acquise par certains des partenaires sur le bactériophage T5, nos objectifs sont :
1. D’étudier les interactions entre ADN et plus précisément :
- d’identifier les interactions et corrélations possibles entre chaînes d’ADN en faisant varier leurs interdistances par contrôle de plusieurs paramètres expérimentaux (conditions ioniques, stress osmotique). Nous testerons également l’effet de la longueur des chaînes (50 nm à plusieurs microns). Les méthodes de diffraction X et de cryo-microscopie électronique seront utilisées en complément l’une de l’autre pour obtenir les meilleures résolutions.
- d’élucider la structure du cristal d’ADN dans le volume de la capside pleine du bactériophage natif par cryo-microscopie et cryo-tomographie électronique sur particules uniques. Ces analyses seront complétées par diffraction X de solutions de phages. Cette étude nécessitera de dépasser les résolutions obtenues par cryo-tomographie actuellement. Des capsides de tailles différentes seront utilisées pour faire varier la contrainte de confinement et de courbure des chaines.
- d’élucider par les mêmes méthodes la structure des formes toriques et apparentées de l’ADN sous confinement (intracapside) et d’identifier les écarts à la structure canonique de l’ADN.
2. De considérer les phages dans leur contexte naturel (en interaction avec leurs bactéries hôte) afin d’identifier les conformations natives de l’ADN intracapside i) lors de l’éjection du génome du phage dans la bactérie hôte et ii) lors de l’encapsidation de l’ADN dans des capsides nouvellement formées. Nous analyserons les interactions ADN-ADN et ADN-capside dans les deux situations, et testerons l’hypothèse selon laquelle les deux processus ne sont pas symétriques.
Le consortium réunit les compétences indispensables pour la préparation du matériel biologique, et pour les études structurales par cryo-microscopie électronique et cryo-tomographie et par diffraction des rayonsX.

Coordinateur du projet

Madame LIVOLANT Françoise (Laboratoire public)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

IBBMC Institut de Biochimie et Biophysique Moléculaire et Cellulaire
TIPS UMR6290 IGDR Institut de Génétique et Développement de Rennes

Aide de l'ANR 339 976 euros
Début et durée du projet scientifique : janvier 2013 - 36 Mois

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