Catégorie d'actualités : Publications marquantes

Environnement géologique de l’origine de la vie et questions ouvertes sur son émergence

L'origine de la vie est l'une des questions les plus fondamentales de l'humanité. Elle est abordée par un large éventail de chercheurs de différents domaines, avec des approches et des idées différentes quant à la façon dont elle est apparue. Cependant, ce qui manque aux expériences de chimie prébiotique, ce sont des informations précises sur l'environnement et les conditions régnant sur la Terre primitive à l'ère Hadéenne (4,5-4,0 Ga). En particulier, il y a un manque de connaissance sur les ingrédients inorganiques qui étaient disponibles, la stabilité et la longévité des divers environnements suggérés comme lieux d'émergence de la vie, ainsi que la cinétique et la fréquence des étapes prébiotiques ayant conduit aux premiers systèmes vivants.

Cette contribution passe en revue notre compréhension actuelle de la géologie de la Terre primitive à l'époque où la vie a émergé. Après avoir décrit le scénario géologique, nous évoquons les questions encore ouvertes sur l'origine de la vie : la vie a-t-elle commencé organiquement ou sous forme minéralogique ? Si organiquement, quelle était l'origine des constituants organiques de la vie ? Qu'est-ce qui est venu en premier, le métabolisme ou la réplication ? Quelle a été l'échelle de temps pour l'émergence de la vie? Nous concluons que la voie à suivre pour la chimie prébiotique est une approche fusionnant géologie et chimie, c'est-à-dire des cycles de réactions loin de l'équilibre se produisant de manière répétée et itérative sur des surfaces minérales dans des conditions hydrothermales.

Setting the geological scene for the origin of life and continuing open questions about its emergence
Frances Westall1, André Brack, Alberto G. Fairén and Mitchell D. Schulte
Frontiers in Astronomy and Space Sciences - 05 January 2023 - Volume 9 - doi : 10.3389/fspas.2022.1095701 9:1095701

Bispidines et manganèse : un couple gagnant

Etant un métal essentiel pour la vie et un très bon agent de relaxation, le Mn2+ a un grand potentiel pour remplacer le Gd3+, dont l’innocuité a été mise en question. Dans l’objectif d’assurer la complexation stable et inerte du Mn2+, le groupe « Complexes métalliques et IRM » du CBM et leurs collaborateurs à l’Université de Heidelberg en Allemagne ont créé un chélateur sélectif au Mn2+. Cette molécule contient quatre pyridines et un carboxylate en position de coordination sur une bispidine et possède une structure hautement rigide et préorganisée, parfaitement adaptée à la taille du Mn2+. Au-delà d’une stabilité thermodynamique, le nouveau ligand L confère au complexe de Mn2+ une sélectivité remarquable vis-à-vis du zinc, son principal compétiteur biologique. La différence de structure entre les complexes de Mn2+ (octa-coordinnée) et de Zn2+ (hexa-coordinnée) souligne l’adaptation du ligand à la taille légèrement plus grande du Mn2+, alors qu’il est trop gros pour le Zn2+. L’efficacité IRM du complexe MnL est ~30 % plus élevée que celle des systèmes typiques de Mn2+. Des études IRM in vivo dans des souris contrôles, même réalisées à une très basse dose (0.02 mmol/kg), indiquent un excellent signal et une élimination rénale. Pour la première fois, ce complexe combine stabilité, sélectivité, inertie et propriétés de relaxation inégalées, toutes de la première importance pour une application en IRM.

D. Ndiaye, P. Cieslik, H. Wadepohl, A. Pallier, S. Même, P. Comba, and É. Tóth, Mn2+ bispidine complex combining exceptional stability, inertness and MRI efficiency, J. Am. Chem. Soc. 2022, doi : 10.1021/jacs.2c10108
JACS spotlight sur cet article : https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.2c12719

J.-M. Bonmatin coauteur d’une tribune dans « Le Monde » du 6 décembre 2022

J.-M. Bonmatin est un des rédacteurs et premiers signataires d’une tribune issue d’un collectif de deux cents chercheurs en toxicologie et médecins. Cette tribune est publiée dans le journal Le Monde du 06 décembre 2022. La tribune regrette que soient encore repoussées les réformes européennes nécessaires et urgentes pour la protection de la santé, s’agissant des produits chimiques et en particulier des perturbateurs endocriniens et pesticides (règlements REACH et SUR).

 

 

 

 

 

 

Le texte complet de la tribune est accessible ici

Les signataires de la tribune sont listés ici

Lien vers Le Monde ici

 

Une avancée majeure sur la compréhension de la réparation des lésions dans l’ADN

L’équipe « Réparation de l’ADN : structure, fonction et dynamique» vient de dévoiler, dans la prestigieuse revue Nucleic Acid Research, comment les ADN glycosylases d’archées font pour reconnaître et réparer, au niveau moléculaire, certaines lésions dans leur ADN.

Pour en savoir plus :
Structural and functional determinants of the archaeal 8-oxoguanine-DNA glycosylase AGOG for DNA damage recognition and processing
Coste Franck, Goffinont Stéphane, Cros Julien, Gaudon Virginie, Guérin Martine, Garnier Norbert, Confalonieri Fabrice, Flament Didier, Suskiewicz Marcin Josef, Castaing Bertrand https://doi.org/10.1093/nar/gkac932

Identification of a ‘double‘ protein post-translational modification

Proteins are the main ‘molecular machines’ of the cell. To efficiently perform their tasks, they have to be dynamically switched on and off, recruited to specific cellular locations, and degraded in a timely manner. One of the main mechanisms that regulate these processes is temporary covalent attachment, to a protein, of extra regulatory elements known as protein post-translational modifications. The modification reaction is catalysed by specific enzymes and can lead to changes in protein activity, localisation, or half-life. Two of the common protein modifications are ubiquitin and ADP-ribose, each of which can be linked directly to a protein substrate.

In the study published in Science Advances, an international team of researchers, including Vincent Aucagne, Marcin Suskiewicz, and Hervé Meudal from the CBM in Orléans, led by Ivan Ahel and Dragana Ahel groups at the University of Oxford, have demonstrated that these two individual modifications can be joined together, producing a ‘double’ protein modification. The enzymes responsible for this process are DELTEX E3 ligases, which can efficiently attach ubiquitin to protein-linked ADP-ribose. A key contribution of Orléans scientists to the project was the analysis of the ubiquitin-ADP-ribose linkage performed using mass spectrometry (MS) and nuclear magnetic resonance (NMR) equipment of the new MOV2ING platform in Orléans.

The study shows that different protein modifications can be joined together to either combine two regulatory signals or produce a third, distinct signal, with a specific function. This shows previously unappreciated level of complexity in protein regulation.

While the role of ubiquitin-ADP-ribose in cells remains unclear, DELTEX enzymes have previously been linked to both development and antiviral response. The authors showed that the SARS-CoV-2 virus possesses enzymes that can remove the new modification, possibly allowing the virus to inhibit the host immune response.

Références :
Kang Zhu, Marcin J. Suskiewicz, Hloušek-Kasun, Hervé Meudal, Andreja Mikoč, Vincent Aucagne, Dragana Ahel and Ivan Ahel
DELTEX E3 ligases ubiquitylate ADP-ribosyl modification on protein substrates
Science Advances, 5 Oct 2022, Vol 8, Issue 40 DOI: 10.1126/sciadv.add4253

Une nouvelle approche de criblage versatile pour étudier et exploiter les enzymes à activité helicase

Les hélicases sont des « moteurs moléculaires » ubiquitaires qui remodèlent les structures d’acides nucléiques (AN) et/ou les complexes AN-protéines. Malgré le rôle clé des hélicases dans le métabolisme cellulaire et certaines maladies, leurs répertoires de substrats et les déterminants moléculaires de leur spécialisation fonctionnelle sont souvent inconnus. Le groupe « remodelage de l’ARN » du CBM a développé une nouvelle approche de criblage enzymatique, Helicase-SELEX, pour étudier ces éléments clés de manière globale, à partir de très grandes banques de séquences d’AN naturelles ou synthétiques. En utilisant l'hélicase bactérienne Rho comme prototype, les chercheurs ont ainsi découvert ~3300 séquences de substrats pour Rho chez Escherichia coli, établissant ainsi la première carte détaillée de sites Rut (Rho utilization) à l'échelle du génome. Ils ont également cartographié les sites Rut sensibles à la présence de NusG, un cofacteur de Rho, démontrant ainsi l’intérêt d’Hélicase-SELEX pour évaluer les déterminants de spécificité hélicase de manière globale. Enfin, ils ont utilisé Helicase-SELEX comme approche d’évolution moléculaire dirigée pour générer des séquences Rut synthétiques qui fonctionnent comme des « riboswitches » capables d’induire l’activité de Rho in vitro et in vivo uniquement en présence d'un cofacteur exogène (sérotonine). Ces données démontrent l’utilité d’Helicase-SELEX pour caractériser ou exploiter les hélicases à des fins fondamentales ou biotechnologiques.

L'Institut de Chimie du CNRS a signalé cette nouvelle approche originale de criblage sur son site

Référence

Delaleau M., Eveno E., Simon I., Schwartz A & Boudvillain M.
A scalable framework for the discovery of functional helicase substrates and helicase-driven regulatory switches
PNAS 2022

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2209608119

Comparaison in cellulo et in vivo de 3 lipides auxilliares pour la délivrance d’ARNm sous forme de LNPs

Les LNPs sont les systèmes de délivrance d’ARNm les plus avancés. Ils comprennent un lipide ionizable, un conjugué lipide-PEG et des lipides auxiliaires.

En utilisant un lipide ionizable commercial (D-Lin-MC3) des chercheurs du CBM ont comparé trois lipides auxiliaires (DOPE, DSPC et beta-sitosterol). Le choix du lipide n’a pas eu d’effet sur la transfection de cellules immortalisées mais a dicté leur efficacité sur des cellules dendritiques et in vivo.

Les scientifiques ont montré que les LNPs avec beta-sitosterol et DOPE sont les plus efficaces pour la transfection de cellules dendritiques et l’expression de l’ARNm in vivo.

Références de l'article paru dans Nanomaterials :
Ayoub Medjmedj, Albert Ngalle-Loth, Rudy Clemnçon, Josef Hamacek, Chantal Pichon and Federico Perche
In Cellulo and In Vivo Comparison of Cholesterol, Beta-Sitosterol and Dioleylphosphatidylethanolamine for Lipid Nanoparticle Formulation of mRNA
Nanomaterials 2022, 12(14), 2446; https://doi.org/10.3390/nano12142446