La prochaine étape consistait à analyser comment le complexe CRISPR interagissait avec les protéines, en utilisant le logiciel AlphaFold, basé sur l’intelligence artificielle, pour le pliage des protéines. Des versions mises à jour ont été créées pour gérer les interactions entre protéines et acides nucléiques, ainsi que pour des complexes de plusieurs protéines. L’équipe a donc alimenté AlphaFold avec une séquence d’ADN cible, accompagnée d’un ARN guide, de la séquence Cas9, et d’une enzyme capable de modifier chimiquement les bases et qui pouvait se lier à Cas9.
Malheureusement, le logiciel a rencontré des difficultés, plaçant l’une des protéines manifestement au mauvais endroit.
Néanmoins, l’équipe a décidé de simplifier les choses en ne fournissant à AlphaFold que l’ADN, l’ARN et la protéine Cas9, cette dernière étant le principal déterminant de la spécificité de séquence. Cette méthode s’est avérée beaucoup plus efficace, produisant une structure cohérente avec celle déterminée par des expériences réelles avec des acides nucléiques et des protéines.
En comparant les structures générées par AlphaFold lors de l’analyse de différents sites cibles et non cibles, les chercheurs ont identifié un schéma général. Environ deux tiers des sites non cibles entraînaient une légère modification de la structure de la protéine Cas9. Cependant, plus de 95 % d’entre eux modifiaient les acides aminés qui interagissaient avec l’ARN. Il est donc évident qu’il existe des cas où Cas9 conserve sa structure normale tout en laissant les acides aminés s’adapter aux bases mal appariées des sites non cibles.
De manière pratique, AlphaFold était déjà configuré pour identifier ce que l’on appelle la “probabilité de contact”, c’est-à-dire la chance que deux éléments, tels que des acides aminés ou des nucléotides, soient à une très petite distance (huit Angström). Les chercheurs ont pu prendre les résultats de l’analyse de probabilité de contact pour les sites cibles et non cibles afin de les comparer, identifiant ainsi exactement quels acides aminés dans Cas9 avaient des contacts modifiés en cas de désaccord entre l’ARN guide et l’ADN. Ils ont désigné ce dispositif d’analyse informatisée sous le nom de “ContactSeek”.
Mieux cibler
À lui seul, ContactSeek produisait une liste généreuse d’acides aminés qui se déplaçaient quand ils étaient liés à un site non cible. Par conséquent, les chercheurs se sont concentrés sur les régions de la protéine Cas9 où ces acides aminés étaient regroupés, considérant cela comme un indicateur que ces zones s’adaptaient aux différences dues aux bases mal appariées. Ils ont ensuite commencé à tester des versions de Cas9 avec différents acides aminés à ces emplacements.
Points à retenir
- L’utilisation de l’IA dans la biologie moléculaire permet de mieux comprendre les interactions protéiques.
- Les protéines peuvent adopter différentes structures en fonction des bases avec lesquelles elles interagissent.
- La méthode ContactSeek a été élaborée pour affiner l’analyse des contacts entre acides aminés et nucléotides.
- Les régions spécifiques de la protéine Cas9 peuvent offrir de nouvelles pistes pour améliorer la précision du ciblage.
En somme, cette recherche ouvre des perspectives fascinantes sur la manipulation génétique. Les implications de ces découvertes vont au-delà des simples considérations techniques ; elles nous poussent à réfléchir à l’éthique et à la responsabilité dans l’utilisation des outils CRISPR. Personnellement, je suis passionné par la façon dont la science et la technologie peuvent s’allier pour transformer notre compréhension du vivant, tout en soulevant des questions cruciales sur notre capacité à influencer le monde biologique. Quel avenir souhaitons-nous forger grâce à ces avancées ?