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Dans un avenir pas trop lointain, il pourrait y avoir des troupeaux d’animaux qui produisent des protéines différentes de celles que l’on trouve dans la nature. Une équipe allemande a ajouté des machines moléculaires artificielles pour la fabrication de protéines synthétiques aux cellules humaines en croissance dans une boîte.

Produire des protéines synthétiques pour traiter des maladies

Les chercheurs pensent qu’il devrait être possible de créer des plantes et des animaux dotés de ces usines dans chaque cellule de leur corps. «Il n’y a aucune raison de penser que cela ne peut pas être fait dans un organisme plus complexe», a déclaré le chef d’équipe, Edward Lemke de l’Université Johannes Gutenberg de Mayence en Allemagne.

Les protéines sont de grosses molécules qui effectuent des tâches-clés dans tous les organismes vivants. Elles ne sont composées que de 20 blocs de construction appelés acides aminés. La fabrication de protéines avec des acides aminés non trouvés dans la nature pourrait présenter de nombreux avantages, tels que la création de nouveaux matériaux ou le traitement de maladies.

Lemke et son équipe veulent par exemple créer des protéines fluorescentes qu’ils peuvent observer en action au niveau moléculaire, afin de pouvoir comprendre exactement ce que font ces protéines.

Les recettes sont codées dans l’ADN

Les recettes de fabrication des protéines sont codées dans l’ADN, sous la forme de séquences de trois lettres appelées codons, qui spécifient l’un des acides aminés, ou à quel moment la recette doit prendre fin. La cellule fait des copies d’ARN de ces recettes d’ADN en cas de besoin et les envoie aux usines de fabrication de protéines.

Plusieurs équipes ont déjà modifié les usines de fabrication de protéines dans les cellules – et même dans les mouches à fruits – pour lire différemment le codon le plus rarement utilisé et insérer un acide aminé artificiel. Le problème est que toute recette d’ARN contenant ce codon est alors lue différemment, de sorte qu’elle affecte sans distinction de nombreuses protéines différentes.

La plupart des équipes ont pour solution de réécrire les génomes afin de libérer ces codons, ce qui est possible parce que le code génétique est redondant – il existe plus d’un codon pour chaque acide aminé. Cela a été fait chez les bactéries, mais il faudrait apporter au moins 4000 changements au génome humain pour libérer un seul codon. «C’est au-delà de notre portée à présent», déclare Lemke. « Peut-être dans 10 ans. »

Son équipe a donc conçu des cellules humaines pour produire deux types d’usines de protéines au lieu d’une seule. Celles-ci sont composées de protéines qui se fondent comme une gouttelette d’huile dans l’eau, les séparant physiquement du reste de la cellule.

Seuls les ARN avec une séquence ajoutée peuvent pénétrer dans ces fabriques de protéines de synthèse. Ces cellules peuvent donc utiliser deux codes génétiques différents en même temps sans absorber les protéines normales. En d’autres termes, les cellules peuvent fabriquer des protéines avec plusieurs types différents d’acides aminés artificiels sans avoir à réécrire le génome pour libérer des codons.

Ces usines peuvent être ajoutées aux plantes et aux animaux

«C’est vraiment très en avance sur ce que les gens pensaient pouvoir faire», déclare Lemke. Lemke se dit confiant que ces usines de protéines pourraient être ajoutées aux plantes ou aux animaux. Son équipe envisage de l’essayer à partir de la mouche drosophile.

Il pense qu’une approche similaire pourrait être utilisée pour ajouter toutes sortes d’autres «organelles» de concepteurs – les pièces ayant un travail spécialisé – aux cellules. «Nous sommes maintenant convaincus que nous pourrions créer des organites pour d’autres types de fonctionnalités», déclare Lemke. « Notre objectif ultime serait un contrôle complet de la cellule. »

Les résultats de cette recherche ont été publiés dans Science.

Source : New Scientist
Crédit photo sur Unsplash : Stijn te Strake

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Dans un avenir pas trop lointain, il pourrait y avoir des troupeaux d’animaux qui produisent des protéines différentes de celles que l’on trouve dans la nature. Une équipe allemande a ajouté des machines moléculaires artificielles pour la fabrication de protéines synthétiques aux cellules humaines en croissance dans une boîte. Produire...