Nucléase à doigt de zinc
Les nucléases des doigts de zinc (ou ZFN) sont un outil utilisé pour cibler les gènes et modifier l'ADN. Il s'agit de l'une des trois méthodes permettant de modifier le génome à l'aide de nucléases modifiées.
Ils ont deux parties. Les doigts de zinc sont des molécules fabriquées par l'homme à partir d'une protéine et de zinc. Chacun se lie à un ADN spécifique. Les nucléases des doigts de zinc (ZFN) sont des enzymes obtenues en fusionnant un doigt de zinc à une enzyme de clivage de l'ADN appelée Fokl. Ainsi, la ZFN se lie à une séquence d'ADN spécifique, puis la coupe en deux endroits. Les enzymes cellulaires ordinaires collent les extrémités ensemble, moins le bout coupé (réparation de l'ADN).
Chaque ZFN est utilisé sur un seul gène appelé "gène cible" ou "ADN cible". Elles peuvent être conçues pour fonctionner sur des parties spécifiques des gènes afin de créer un changement souhaité. Les deux types de modifications de l'ADN sont des mutations telles que des délétions et des insertions. La recherche en génétique consiste à examiner des sujets animaux mutés pour découvrir ce que fait le gène en question.
Représentation en 3D d'une molécule de doigt de zinc. Les doigts de zinc sont marqués en bleu et l'ion de zinc en vert.
Structure des doigts en zinc
Le "doigt de zinc" est le nom de nombreuses structures protéiques. L'atome de zinc lie les protéines et les rend plus stables. Les ZFN se lient aux paires de bases de l'ADN. Un doigt de zinc peut se lier à environ 3 paires de bases par lui-même.
Fonction ZFN
Les nucléases des doigts de zinc sont fabriquées avec 3 à 6 doigts de zinc. Les ZFN ont deux domaines importants : un domaine de liaison à l'ADN et un domaine de clivage de l'ADN. Le domaine de clivage de l'ADN utilise une enzyme appelée Fokl qui casse l'ADN.
Les ZFN ne peuvent modifier que les séquences d'ADN pour lesquelles elles sont conçues. Le domaine de liaison de l'ADN se lie à une séquence d'ADN spécifique. Deux ZFN conçues pour la même séquence d'ADN doivent changer un gène. Les domaines de liaison de l'ADN se lient aux deux brins de la double hélice de l'ADN. Les domaines de coupure de l'ADN brisent le brin d'ADN et coupent les paires de bases du gène. Les cellules réparent elles-mêmes les brins d'ADN brisés en utilisant la réparation de l'ADN. Les mutations de suppression résultent de l'absence de paires de bases après la réparation de l'ADN.
La longueur de la séquence du gène cible peut également être spécifiée. Un minimum de 9 paires de bases peut être changé en utilisant 3 doigts de zinc. Ceci est utile pour retirer et insérer de très courtes séquences d'ADN et pour déterminer leur effet sur le gène cible. Les grandes séquences peuvent également être modifiées en utilisant plus d'un ZFN.
Utilisation des ZFN
Les ZFN ont été utilisées pour découvrir les fonctions des gènes dans de nombreuses études de génétique. Les ZFN peuvent être utilisées pour modifier l'ADN de n'importe quelle espèce. Une autre caractéristique des ZFN est qu'elles peuvent être utilisées in vivo (dans les organismes vivants). Elles sont actuellement utilisées sur des organismes modèles : plantes, insectes et poissons.
Une liste des organismes impliqués dans la recherche sur la modification des gènes de la ZFN est incluse :
- Arabidopsis
- Bovins
- C. elegans
- Maïs
- Drosophila melanogaster
- Grenouilles
- Souris
- Porcs
- Lapins
- Rats
- Oursins de mer
- Vers à soie
- Soja
- Tabac
- Zebrafish
Problèmes liés à l'utilisation des ZFN
Le principal problème des ZFN est la modification accidentelle de gènes autres que le gène cible. Une ZFN doit être faite pour trouver les bonnes paires de bases sur le gène cible. Ces paires de base sont choisies de manière à ce que seul le gène cible en dispose. Les domaines de clivage de l'ADN fonctionnent sur n'importe quelle séquence d'ADN, de sorte que la liaison à une mauvaise séquence de gènes la modifie à la place. Les ZFN qui éliminent des paires de bases pour plus d'un gène ne sont pas considérés comme précis.
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce que les nucléases à doigt de zinc ou ZFN ?
R : Les nucléases à doigt de zinc ou ZFN sont un outil utilisé pour cibler les gènes et modifier l'ADN.
Q : Quelles sont les trois méthodes permettant de modifier le génome à l'aide de nucléases modifiées ?
R : Les nucléases à doigt de zinc (ZFN), les nucléases effectrices semblables à des activateurs de transcription (TALEN) et les répétitions palindromiques courtes régulièrement intercalées (CRISPR) sont les trois méthodes utilisées pour modifier le génome à l'aide de nucléases artificielles.
Q : Que sont les doigts de zinc ?
R : Les doigts de zinc sont des molécules artificielles composées d'une protéine et de zinc qui se lient à un ADN spécifique.
Q : Que sont les nucléases à doigt de zinc (ZFN) ?
R : Les nucléases à doigt de zinc (ZFN) sont des enzymes qui résultent de la fusion d'un doigt de zinc avec une enzyme de clivage de l'ADN appelée Fokl.
Q : Que se passe-t-il lorsque la ZFN se lie à une séquence d'ADN spécifique ?
R : Lorsque le ZFN se lie à une séquence d'ADN spécifique, il la coupe en deux endroits.
Q : Que font les enzymes cellulaires ordinaires une fois que l'ADN a été arraché ?
R : Les enzymes cellulaires ordinaires recollent les extrémités, moins la partie coupée (réparation de l'ADN).
Q : Quels sont les deux types de modifications de l'ADN que les nucléases à doigt de zinc ou ZFN peuvent effectuer ?
R : Les nucléases à doigt de zinc ou ZFN peuvent apporter deux types de modifications à l'ADN : des mutations telles que des délétions et des insertions.
