Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet article décrit la préparation et les applications de nouvelles structures hybrides, composées de protéines variées (enzymes, anticorps...) et d'ADN de différentes tailles (oligonucléotide, petit ADN double brin, ADN géant). Il est montré en particulier comment, en combinant les propriétés biologiques et physico-chimiques de ces biopolymères essentiels à la vie, il est possible d'obtenir des nanostructures aux propriétés inédites, permettant des applications innovantes dans de nombreux domaines scientifiques qui vont de la biochimie aux nanotechnologies.
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Auteur(s)
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Anna VENANCIO-MARQUES : Doctorante au département de chimie de l'École normale supérieure de Paris, UMR 8640
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Sergii RUDIUK : Docteur, chargé de recherche CNRS au département de chimie de l'École normale supérieure de Paris, UMR 8640
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Damien BAIGL : Professeur à l'université de Pierre et Marie Curie Paris 6, département de chimie de l'École normale supérieure de Paris, UMR 8640
INTRODUCTION
Cet article décrit la préparation et les applications de nouvelles structures hybrides, composées de protéines variées (enzymes, anticorps, etc.) et d'ADN de différentes tailles (oligonucléotide, petit ADN double brin, ADN géant). Nous montrons en particulier comment, en combinant les propriétés biologiques et physico-chimiques de ces biopolymères essentiels à la vie, il est possible d'obtenir des nanostructures aux propriétés inédites, permettant des applications innovantes dans de nombreux domaines scientifiques qui vont de la biochimie aux nanotechnologies.
In this article, we review the preparation and the wide range of applications of new hybrid structures, which combine various proteins (enzymes, antibodies, etc...) with DNA of different lengths (oligonucleotides, small double stranded DNAs, giant DNAs). We show how bringing together the biological and physico-chemical properties of these two biologically essential polymers in a single entity leads to nanostructures with novel features, therefore paving the way for groundbreaking applications in scientific fields ranging from biochemistry to nanotechnology.
Bioconjugaison, AFM, microscopie de fluorescence, nanotechnologie, biotechnologie, combinaison de propriétés spécifiques ADN et protéine
Bioconjugation, AFM, fluorescence microscopy, nanotechnology, biotechnology, combining DNA and protein properties
Domaine : biotechnologie et nanotechnologie
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : purification de protéines, bioconjugaison, AFM, microscopie de fluorescence, cinétique enzymatique, métallisation, PCR
Domaines d'application : procédés biochimiques, bioanalyse, santé, nanoélectronique
Principaux acteurs français : ENS, UPMC, CNRS
Pôles de compétitivité :
Centres de compétence :
Industriels :
Autres acteurs dans le monde : Christof M. Niemeyer (Karlsruhe Institute of Technologie, Allemagne)
Contact : http://www.baigllab.com
L'expertise technique et scientifique de référence
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
ADN et protéine : deux biopolymères essentiels au fonctionnement du vivant1. Contexte
un glossaire est présenté en fin d'article.
L'ADN, support de l'information génétique, joue indéniablement un rôle essentiel dans le stockage et la transmission de l'information d'un point de vue biologique. En changeant simplement notre façon d'appréhender la nature de l'ADN, il est possible, et même avantageux, de détourner ce polymère de son but premier afin notamment d'en faire une brique clé pour la construction de nouvelles nanostructures moléculaires. Pour élaborer des édifices possédant une fonctionnalité aux échelles nano- et microscopiques, il est intéressant de se tourner à nouveau vers le monde biologique et d'identifier les structures capables d'assurer de nombreuses fonctions, par exemple, au sein d'une cellule. Les protéines, obtenues à partir du code contenu dans l'ADN, vérifient ce critère et s'avèrent être des briques fonctionnelles particulièrement efficaces. L'essor des enzymes dans l'industrie est un exemple parlant de cette grande efficacité des protéines. En couplant ces deux structures qui agissent habituellement indépendamment l'une de l'autre dans une cellule, au sein d'un unique édifice, il est possible de créer de nouvelles structures hybrides ADN-protéines afin :
-
d'utiliser les fonctions de certaines protéines pour agir sur l'ADN ;
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de mettre à profit la partie ADN pour exercer un contrôle sur les protéines ;
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de créer une synergie entre les deux entités pour avoir de nouvelles fonctionnalités.
Le large éventail de protéines disponibles, combiné aux nombreux types d'ADN existants, permet d'imaginer un grand nombre de structures synthétiques mixtes. L'étude des courts ADN simple brin conjugués aux protéines a ouvert ce domaine, permettant de développer des stratégies de conjugaison ADN-protéine. Dans ce cas, l'ADN joue principalement un rôle de reconnaissance. Les propriétés apportées à la structure hybride par la partie ADN étant très fortement corrélées aux caractéristiques de cet ADN, des conjugués comportant d'autres types d'ADN ont été développés. Ainsi, des conjugués mettant en jeu des molécules d'ADN double brin plus grandes ont abouti à plusieurs applications, telles qu'une amplification du signal dans le cadre de la détection de divers antigènes (immuno-PCR), ainsi que l'obtention de nanofils métalliques branchés....
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Contexte
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - NIEMEYER (C.M.) - Semisynthetic DNA-protein conjugates for biosensing and nanofabrication. - Angew. Chem. Int. Ed., 49, no 7, p. 1200-1216 (2010).
-
(2) - HERMANSON (G.T.) - Bioconjugate Techniques - (2008).
-
(3) - BANO (F.), FRUK (L.), SANAVIO (B.), GLETTENBERG (M.), CASALIS (L.), NIEMEYER (C.M.), SCOLES (G.) - Toward multiprotein nanoarrays using nanografting and DNA directed immobilization of proteins. - Nano letters, 9, no 7, p. 2614-2618 (2009).
-
(4) - WINSSINGER (N.), HARRIS (J.L.), BACKES (B.J.), SCHULTZ (P.G.) - From split-pool libraries to spatially addressable microarrays and its application to functional proteomic profiling. - Angew. Chem. Int. Ed., 40, no 17, p. 3152-3155 (2001).
-
(5) - COREY (D.R.), SCHULTZ (P.G.) - Generation of a hybrid sequence-specific single-stranded deoxyribonuclease. - Science, 238, no 4 832, p. 1401-1403 (déc. 1987).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Conjugué protéine-ADN petit/géant
Site de l'équipe de BAIGL (D.) (École Normale Supérieure, Paris, France) http://www.baigllab.com/
Nanotechnologie ADN
Site de l'équipe de SEEMAN (N.C.) (New York University, NY, États-Unis) http://www.seemanlab4.chem.nyu.edu
Nanostructure biomoléculaire
Site de l'équipe de NIEMEYER (C.M.) (Karlsruhe Institute of Technologie, Allemagne) http://www.ibg.kit.edu/ibg1/193.php
Chimie biomoléculaire
Site de l'équipe de CARELL (T.) (Ludwig MaximiliansUniversität, Munich, Allemagne) http://www.cup.uni-muenchen.de/oc/carell/
Synthèse et propriétés d'assemblages moléculaires
Site de l'équipe de SCHULTZ (P.G.) (The Scripps Research Institute, San Diego, CA, États-Unis) http://www.schultz.scripps.edu/
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