Deux codes génétiques fonctionnent dans un système acellulaire

Un code génétique fait généralement fonctionner toute la chaîne de production des protéines. Dans le laboratoire de George Church, des chercheurs ont désormais fait fonctionner deux codes génétiques en parallèle — mais uniquement dans un système de traduction acellulaire, et non à l’intérieur d’une cellule vivante. Cette distinction constitue à la fois le principal résultat et la limite de l’étude.

L’obstacle est inscrit dans les mécanismes fondamentaux de la biologie. L’ADN est copié en ARN messager, puis un ribosome lit ce message trois bases à la fois. Les ARN de transfert, ou ARNt, s’apparient à ces unités de trois bases et transportent les acides aminés correspondants ; des enzymes « chargent » chaque ARNt avec le bon élément constitutif moléculaire. Modifier le code implique de modifier certains ensembles de gènes, d’ARNt et d’enzymes de chargement, ou de réécrire le génome pour compenser.

La solution de l’équipe cible une étape de reconnaissance plutôt que le cœur de production des protéines du ribosome. Une courte séquence du ribosome s’apparie normalement à une séquence correspondante présente sur chaque ARNt. Les chercheurs ont modifié cette séquence dans une population d’ARNt et apporté le changement correspondant à une population distincte de ribosomes. Les deux partenaires conçus pouvaient alors se reconnaître tout en restant distincts du système ordinaire.

Lors d’expériences de traduction acellulaire, les ARNt modifiés pouvaient généralement encore être chargés en acides aminés, même si l’efficacité dépendait de la séquence exacte et était typiquement inférieure à celle des ARNt normaux. Les ribosomes ordinaires les ignoraient, tandis que les ribosomes portant la modification correspondante les utilisaient pour fabriquer des protéines. L’étude a combiné traduction acellulaire, robotique, séquençage de nouvelle génération et chimie analytique.

Concrètement, qu’est-ce que cela change ? Les chercheurs en biologie synthétique pourraient tester d’autres codes génétiques sans devoir immédiatement modifier chaque gène du génome d’une bactérie. Cela pourrait faciliter les expériences utilisant des acides aminés artificiels et des systèmes protéiques remaniés. Pour l’instant, le résultat reste une démonstration en laboratoire : aucune cellule vivante n’a été testée et le système des auteurs pourrait y rencontrer des problèmes.