L’évolution dirigée pour créer des protéines

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L’évolution est l’une des forces les plus impressionnantes de la nature, permettant aux organismes de s’adapter à des environnements changeants pour survivre. En exploitant et en guidant ce processus, des scientifiques ont réussi à manipuler des micro-organismes afin de produire de nouveaux médicaments, mais ce processus prend toujours beaucoup de temps.

Un nouvel outil plus rapide

Des chercheurs de l’Université de Caroline du Nord (UNC) ont mis au point un nouvel outil qui accélère ce processus dans les cellules de mammifères, créant de nouvelles thérapies en quelques jours.

Dans la nature, l’évolution commence lorsque les facteurs environnementaux exercent une pression sur des formes de vie. Au fil des générations, des mutations aléatoires chez certains individus leur donnent un avantage, les rendant plus susceptibles de survivre et de se reproduire. Cela signifie que ces gènes sont transmis à leur progéniture.

L’évolution dirigée est essentiellement ce qui se produit lorsque les humains prennent en main ce processus. En contrôlant délibérément les pressions environnementales sur des microbes, les scientifiques peuvent les guider afin qu’ils développent certains traits, puis répéter ce processus jusqu’à obtenir le résultat souhaité. Cette technique révolutionnaire a valu à ses développeurs le prix Nobel de chimie en 2018.

Dans le passé, ce processus a été utilisé pour produire de nouvelles enzymes ou pour permettre aux bactéries de concevoir de nouveaux antibiotiques. Mais comme il est notoirement lent, les chercheurs de cette nouvelle étude ont créé une nouvelle méthode pour accélérer ce processus.

Un nouveau système appelé VEGAS

Le nouveau système a été baptisé VEGAS, ce qui signifie « Viral Evolution of Genetically Actuating Sequences ». Il est basé sur le virus sindbis, en raison de sa capacité à se propager et à muter rapidement. L’équipe introduit ce virus dans une boîte de culture de cellules et essaie de le guider dans sa mutation afin qu’il puisse remplir une fonction spécifique dans ces cellules – comme activer certains gènes ou une protéine.

Les scientifiques adaptent ensuite l’environnement à des conditions permettant uniquement aux gènes mutants souhaités de se développer. Dans leurs expériences, les chercheurs de l’UNC ont commencé par se concentrer sur une protéine appelée transactivateur de la tétracycline (tTA) – une protéine qui active les gènes et qui est un sujet courant dans ce type de test.

Certains antibiotiques, tels que la doxycycline, empêchent généralement cette protéine de fonctionner. Les chercheurs ont donc testé le système VEGAS en tentant de demander au tTA de développer une résistance à cet antibiotique.

L’équipe a réussi à créer une nouvelle version de tTA avec 22 mutations qui lui ont permis de continuer à fonctionner, même avec des niveaux élevés de doxycycline. Mieux encore, ils ont réussi à créer cela en seulement sept jours.

Avec une ancienne méthode ce processus aurait pris quatre mois

« Pour avoir une idée de son efficacité, considérons qu’il aurait fallu quatre mois à une ancienne méthode d’évolution dirigée sur un mammifère appliquée au transactivateur de la tétracycline pour obtenir deux mutations, qui ne conféraient qu’une insensibilité partielle à la doxycycline », déclare Justin English, auteur principal du document.

L’évolution dirigée reste une voie prometteuse pour la mise au point de nouveaux médicaments, et cette avancée décisive l’aidera à se réaliser sur une échelle de temps plus rapide.

Cette recherche a été publiée dans la revue Cell.

Source : UNC Healthcare
Crédit photo : Pixabay

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