Le premier moteur protéique synthétique se déplace le long de l'ADN par étapes contrôlées et programmables.

Une réalisation révolutionnaire en biologie synthétique a émergé avec la création du premier moteur protéique artificiel capable de se déplacer le long de l'ADN en étapes contrôlées et programmables. Des chercheurs de l'UNSW de Sydney ont développé une protéine connue sous le nom de Tumbleweed, qui imite les moteurs moléculaires naturels présents dans les organismes vivants. Ce moteur protéique est conçu pour se déplacer le long de pistes d'ADN conçues à l'aide d'une série de trois sites de liaison, appelés "pieds", qui se fixent à des séquences d'ADN spécifiques. Le mouvement de Tumbleweed est régulé par la modification de l'environnement chimique qui l'entoure, permettant aux scientifiques de dicter à la fois le moment et la direction de son mouvement.

Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Nanotechnology, marquant une étape importante dans les domaines de la biologie synthétique et de la nanotechnologie. Selon le professeur Paul Curmi de l'UNSW, l'accomplissement est le résultat de plus de deux décennies de recherche collaborative impliquant des équipes d'institutions nationales et internationales.

Dans la nature, les moteurs moléculaires tels que la kinésine, la dynéine et la myosine jouent un rôle crucial dans le transport de la charge cellulaire, permettant les contractions musculaires et l'exécution d'autres fonctions mécaniques vitales nécessaires à la vie. Le défi de la construction de protéines moteurs artificielles à partir de zéro a longtemps été un centre d'investigation scientifique en raison des perspectives potentielles qu'il offre sur le fonctionnement de ces systèmes complexes et de leurs possibles refonte pour des applications spécialisées. Tumbleweed a été construit à partir de modules de protéines qui, individuellement, manquent de fonctionnalité motrice. Cependant, lorsqu'ils sont combinés, ces modules forment une machine fonctionnelle capable de marcher le long de pistes d'ADN conçues.

Chaque pas effectué par Tumbleweed mesure environ 16 nanomètres et se produit en réponse à des signaux chimiques externes. Il est important de noter que la direction du mouvement peut être inversée simplement en ajustant la séquence de ces signaux, démontrant le niveau de contrôle atteignable avec cette technologie. Ce développement ouvre la voie à une exploration plus approfondie des mécanismes régissant les moteurs moléculaires et ouvre la voie à l'ingénierie de versions synthétiques adaptées à des tâches spécifiques.

Actuellement, l'équipe se concentre sur l'amélioration des capacités de Tumbleweed, dans le but d'étendre sa distance de déplacement au-delà de la limite actuelle d'environ 100 nanomètres et d'augmenter sa vitesse à partir du taux actuel d'environ 1 nanomètre par seconde.

Ces innovations pourraient conduire à des avancées dans des domaines tels que la biocomputation parallèle massive, qui promet d'être plus économe en énergie, durable et évolutive que les technologies actuelles.