-
Ingénierie: le premier génome entièrement créé par ordinateur, celui de la bactérie Caulobacter ethensis-2.0, a été élaboré!____¤201904
Une étude, dont les résultats intitulés «Chemical synthesis rewriting of a bacterial genome to achieve design flexibility and biological functionality» ont été publiés dans la revue PNAS, a permis d'élaborer le premier génome entièrement créé par ordinateur, celui de la bactérie Caulobacter ethensis-2.0.
Rappelons tout d'abord qu'au «début des années 2000, des chercheurs ont recréé en laboratoire des génomes de virus». Pour sa part, l'équipe de Craig Venter, aux États-Unis, «a travaillé sur de petites bactéries, Mycoplasma genitalium et M. mycoides. Ce laboratoire a ainsi «créé une bactérie minimaliste à partir du génome de M. mycoides, avec uniquement 473 gènes 'essentiels'».
Dans le cas présent, «le génome de C. ethensis-2.0 a été inventé à partir de Caulobacter crescentus, une bactérie modèle inoffensive qui vit en eau douce, dans des rivières ou des lacs»: concrètement, «son génome contient 785.000 bases (785 kb) et 4.000 gènes, dont seulement 680 gènes sont indispensables à sa survie dans les conditions du laboratoire».
L'étude ici présentée est «partie du génome minimal de C. crescentus» en cherchant à «le synthétiser sous la forme d'un anneau d'ADN. Après avoir «fabriqué 236 fragments de génome», il fallait les assembler, «mais, techniquement, les génomes 'naturels' sont souvent difficiles à synthétiser», car «les molécules d'ADN possèdent non seulement la capacité de coller à d'autres molécules d'ADN, mais, en fonction de la séquence, elles peuvent également se tordre en boucles et en nœuds, ce qui peut entraver le processus de production ou rendre la fabrication impossible».
L'étude a donc cherché à «optimiser ce génome avec un algorithme informatique qui l'a réécrit pour simplifier les étapes de fabrication et d'assemblage du génome»: par exemple, «des régions riches en GC» ont été supprimées «car de telles séquences entravent la synthèse chimique». Ainsi, «un millier de sites où des enzymes de restriction pouvaient couper l'ADN» ont été enlevés «pour optimiser l'assemblage ultérieur du génome». De plus, «des séquences qui ne codaient pas pour des protéines» ont aussi été supprimées.
Pour que le message protéique ne change pas, l'étude s'est appuyée «sur la redondance du code génétique: un même acide aminé peut être codé de différentes manières». L'algorithme a alors abouti à créer «une séquence optimale, en remplaçant environ 133.000 nucléotides, changeant plus de 123.000 codons».
Cependant, comme lorsqu'on «change un nucléotide, on peut quand même modifier la structure de l'ARNm», pour vérifier si ces gènes réécrits restaient fonctionnels, «des bactéries contenant à la fois le génome naturel de Caulobacter et des fragments du génome synthétique» ont été créées. Au bout du compte, «plus de 80 % des gènes de C. ethensis-2.0 étaient fonctionnels, et 98 gènes avaient perdu leur fonction».
Tags : Ingénierie, 2019, PNAS, algorithmes, génome, codons, nucléotides, ARNm, bactéries, acides aminés, Caulobacter, ethensis-2.0, Mycoplasma, mycoides
-
Commentaires