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Un indice électronique dans le mystère de la réparation de l'ADN
Voici un curieux casse-tête impliquant des molécules d'ADN. L'ADN est régulièrement endommagé par l'usure normale et le choc constant des rayonnements ionisants. Cependant, les cellules possèdent une collection extraordinaire de machines moléculaires telles que des enzymes de réparation qui identifient rapidement les défauts et les réparent.
Le casse-tête est de savoir comment ils le font. Une idée est que les enzymes de réparation flottent simplement assez longtemps et finissent par trouver les régions endommagées. Mais les chiffres ne s'empilent tout simplement pas. Les gènes ont généralement une longueur comprise entre 1 000 et 1 000 000 de paires de bases. En revanche, une mutation typique n'implique généralement qu'une poignée de paires de bases. C'est tout simplement trop petit pour trouver en utilisant une marche aléatoire avec une quelconque fiabilité. Une autre forme de recherche de localisation active doit être en cours.
Une théorie est que les mutations modifient les caractéristiques électriques d'un tronçon d'ADN et que cela crée un signal sur lequel les enzymes de réparation peuvent se concentrer, comme les électriciens localisant une rupture dans un circuit. Le problème est que l'ADN ne conduit pas l'électricité comme un câble d'alimentation et il n'est donc pas clair comment cela fonctionnerait.
Maintenant, Arkady Krokhin à l'Université du Texas du Nord et quelques amis ont découvert comment l'ADN peut le faire. La clé s'avère être que différentes régions de l'ADN ont des caractéristiques électriques différentes. Le groupe a calculé à partir de premiers principes la manière dont la charge circule dans différentes régions. Ils disent que dans les exons - les informations transportant des parties des gènes - le spectre d'énergie de la molécule permet aux électrons délocalisés d'exister. Dans ces zones, la charge peut circuler.
Cependant le spectre d'énergie des régions non porteuses d'information, les introns, ne permet pas de délocaliser les électrons. Les introns sont donc effectivement des isolants.
Cela crée des régions bien définies dans l'ADN qui peuvent être identifiées électroniquement. Cela signifie également que tout changement dans les propriétés électroniques causé par une mutation serait également largement confiné. Cela suggère immédiatement un moyen pour les enzymes de réparation de réparer les dommages.
Bien sûr, ce travail n'est qu'un pas vers une théorie cohérente qui explique la réparation de l'ADN (qui implique en fait de nombreux processus différents).
Mais la beauté de cette approche est qu'elle pourrait également expliquer pourquoi certains dommages ne sont pas réparés, entraînant la mort cellulaire et même le cancer.
L'idée est que certaines mutations provoquent moins de changement électrique que d'autres. Ces mutations sont masquées électroniquement et ne sont donc pas détectées par les enzymes de réparation. Il existe même des preuves expérimentales de cela à partir de mesures de résistance effectuées sur de l'ADN avec des mutations cancérigènes.
Si cette théorie est vraie, une question importante est de savoir comment serait-il possible d'exploiter les caractéristiques électriques de l'ADN pour détecter et même prévenir le cancer à l'avenir ?
Réf : arxiv.org/abs/0911.2953 : ADN non homogène : exons conducteurs et introns isolants