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NUCLÉIQUES ACIDES

Synthèse totale des acides nucléiques

Les principes fondamentaux des synthèses de nucléosides et nucléotides furent décrits par Todd et ses collaborateurs avec pour point culminant la synthèse totale de l'adénosine triphosphate, l'ATP, en 1948. La synthèse de dinucléotides, donc l'obtention contrôlée de la liaison internucléotidique 3′, 5′-phosphodiester devait suivre grâce aux efforts indépendants de l'école de Todd et de celle de Khorana au début des années cinquante. Le perfectionnement des techniques de synthèse des oligonucléotides, couplé avec l'utilisation des méthodes enzymatiques, principalement les ADN- ligases, devait aboutir en 1976 à la synthèse totale du gène de structure régissant la biosynthèse du tyrosyl-t-ARN et en 1981 à la synthèse totale du gène de l'interféron.

Si l'application des méthodes de synthèse de l'ADN nécessite une instrumentation et une habileté exceptionnelles, en revanche les principes fondamentaux qui les régissent sont relativement simples : dans un premier temps on effectue la synthèse chimique totale d'oligonucléotides pouvant comporter de dix à quinze chaînons, et, dans un second temps, on lie entre eux ces fragments, dans l'ordre obligatoire de la séquence recherchée, grâce aux ADN-ligases ; une enzyme bien connue comme l'ADN-polymérase-1 de E. coli est capable d'effectuer cette liaison.

Synthèse des oligonucléotides

Plusieurs méthodes ont été successivement décrites pour l'assemblage des nucléotides par la formation réussie de la liaison 3′, 5′-phosphodiester : la méthode phosphate diester ; la méthode phosphate triester ; la méthode phosphite triester.

Selon la méthode phosphite triester, on effectue la liaison 3′, 5′-phosphodiester en faisant réagir deux nucléosides convenablement protégés avec un dichloroalkyl-phosphite. Le dinucléoside monophosphite obtenu est oxydé par l'iode en solution aqueuse pour donner le dinucléoside monophosphate correspondant (fig. 6a). Dans la variante sur support solide, la première unité A de la chaîne est attachée à un matériel macroscopique tel que du polystyrène ou des billes de silice. La seconde unité B et tous les agents de condensation sont dissous dans un solvant approprié et mélangés avec le support solide (fig. 6b). La réaction de condensation se produit entre B et A sur le support solide et la chaîne se trouve étendue à S — A — B. À la fin de la période de réaction, le surplus des réactifs et les solvants sont éliminés par lavage. On renouvelle l'opération autant de fois que le nécessite l'élongation de la chaîne. Avec une telle méthode, il est impératif que les rendements soient aussi près que possible de 100 p. 100 à chacune des étapes, sinon le rendement final après dix ou quinze étapes chute de façon verticale : à titre d'exemple, si le rendement de condensation à chaque étape est de 90 p. 100, au bout de dix étapes le rendement final n'est que de 35 p. 100.

Cette méthode ayant été automatisée, de telle sorte que la synthèse d'oligonucléotides comportant jusqu'à quatorze unités nucléotidiques, elle est devenue un procédé de routine. La cadence est de l'ordre de 30 minutes par chaînon ; le système ne nécessite pas d'expérience préalable de la part de l'utilisateur ; il fonctionne jour et nuit sans avoir besoin de surveillance, jusqu'à l'achèvement du programme qui a été introduit au début de l'expérience.

Le même principe s'applique aussi à la synthèse de l'ARN.

Assemblage des oligonucléotides et obtention de gènes synthétiques

Synthèse totale d'ADN bicaténaire - crédits : Encyclopædia Universalis France

Synthèse totale d'ADN bicaténaire

Encyclopædia Universalis France

L'assemblage des oligonucléotides obtenus par synthèse chimique totale est réalisé par liaison enzymatique au moyen d'ADN-ligases. Dans un exemple tel que celui représenté par la figure 6c, on voit que deux icosanucléotides[...]

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Écrit par

  • : docteur en médecine, docteur ès sciences, professeur de biochimie à la faculté de médecine de Cochin-Port-Royal
  • : directeur de recherche de classe exceptionnelle au C.N.R.S., unité 1292 (génotoxicologie et réparation de l'ADN)
  • : ingénieur-docteur, docteur ès sciences, professeur au Conservatoire national des arts et métiers, ingénieur E.S.C.I.L.
  • : directeur de recherche au C.N.R.S., directeur de l'Institut de recherche sur le cancer, agrégé de l'Université

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Classification

Pour citer cet article

Jacques KRUH, Ethel MOUSTACCHI, Michel PRIVAT DE GARILHE et Alain SARASIN. NUCLÉIQUES ACIDES [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Médias

Molécules constitutives des nucléotides - crédits : Encyclopædia Universalis France

Molécules constitutives des nucléotides

Encyclopædia Universalis France

Nucléosides et nucléotides dérivés de l'adénine - crédits : Encyclopædia Universalis France

Nucléosides et nucléotides dérivés de l'adénine

Encyclopædia Universalis France

ARN de transfert : structure en feuille de trèfle - crédits : Encyclopædia Universalis France

ARN de transfert : structure en feuille de trèfle

Encyclopædia Universalis France

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Autres références

  • ADN (acide désoxyribonucléique) ou DNA (deoxyribonucleic acid)

    • Écrit par Michel DUGUET, Universalis, David MONCHAUD, Michel MORANGE
    • 10 074 mots
    • 10 médias
    Le 25 avril 1953, l'Américain James D. Watson et le Britannique Francis H. C. Crick, récipiendaires, en 1962, avec le Britannique Maurice Wilkins du prix Nobel de physiologie ou médecine, proposaient, dans la célèbre revue scientifique anglaise Nature, une structure tridimensionnelle...

  • ALTMAN SIDNEY (1939-2022)

    • Écrit par Georges BRAM, Universalis
    • 377 mots

    Le biochimiste américain d'origine canadienne Sidney Altman est né le 7 mai 1939 à Montréal (Canada). Après des études de physique au Massachusetts Institute of Technology (MIT) à Cambridge et une année à l'université Columbia à New York, il fait, à l'université de Boulder (Colorado), des recherches...

  • ANTIGÈNES

    • Écrit par Joseph ALOUF
    • 7 382 mots
    • 5 médias
    Immunogènes synthétiques - crédits : Encyclopædia Universalis France
    L'immunogénicité des acides nucléiques, longtemps niée, est désormais bien établie, mais ne concerne que certains acides ribonucléiques (ARN) et désoxyribonucléiques (ADN). Les autoanticorps anti-ADN caractérisent certaines maladies auto-immunes (lupus érythémateux disséminé). Enfin, certains lipides...

  • ARN (acide ribonucléique) ou RNA (ribonucleic acid)

    • Écrit par Marie-Christine MAUREL
    • 2 772 mots
    • 2 médias
    ARN de transfert : structure en feuille de trèfle - crédits : Encyclopædia Universalis France

    Faut-il voir dans une molécule biologique omniprésente dans toute structure cellulaire des êtres vivants, l'ARN (acide ribonucléique), la première étape de l'histoire de la vie ? Les ARN contemporains sont-ils les fossiles d'anciennes molécules ? Les voies métaboliques primordiales...

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Voir aussi

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