En physique et en chimie, l’échelle mésoscopique fait référence à l’échelle de longueur sur laquelle les propriétés d’un matériau ou d’un phénomène peuvent être étudiées, sans entrer dans une discussion sur le comportement des atomes individuels. Dans un modèle mésoscopique, les échelles atomiques sont confondues avec l’échelle continue, elles sont donc assez difficiles à développer.
Un nouveau modèle de flexibilité de l’ADN a été développé par Kim López-Güell, étudiante à Maths4Life, en collaboration avec le Dr Federica Battistini, sous la supervision du Dr Modesto Orozco au laboratoire de modélisation moléculaire et bioinformatique de l’IRB Barcelone. Utilisant un programme informatique peu coûteux, le modèle développé, qui considère la corrélation et la multimodalité au niveau des tétramères, fournit des résultats d’une qualité sans précédent.
Le modèle se caractérise par sa précision et son efficacité au niveau computationnel, ce qui en fait une approche alternative pour explorer la dynamique des longs segments d’ADN et ouvre la possibilité de se rapprocher de l’échelle de la chromatine.
« Ce travail est une étape importante dans la simulation mésoscopique de l’ADN. Il présente une étude systématique et complète des corrélations de mouvement de l’ADN et une nouvelle méthode pour les capturer », explique le Dr Battistini, chercheur postdoctoral à l’IRB Barcelona.
Réalisé en collaboration avec le Centre d’excellence « BioExcel » pour la recherche biomoléculaire computationnelle, ce travail permet de mieux comprendre l’ADN dépendant du séquençage au niveau de la résolution des paires de bases. Une variété d’approches et de simplifications ont été utilisées pour étudier ce sujet au fil des décennies, mais n’ont pas réussi à obtenir un modèle multimodal. La méthode développée permet une description locale et globale avec une grande précision pour des simulations moléculaires au niveau atomique et des mesures expérimentales.
Mouvement de l’ADN comme axe
La dynamique moléculaire est une technique informatique qui permet de simuler le mouvement de l’ADN, son repliement dimère, trimère ou tétramère, et même son interaction avec les protéines et les médicaments. Cette technique permet aux scientifiques d’étudier des processus qui se produisent sur des échelles de temps allant de la picoseconde à la minute et qui s’appliquent à des systèmes moléculaires de différentes tailles et sont donc essentiels pour la recherche sur les fonctions cellulaires et les mécanismes de la maladie.
Cette étude clarifie le fonctionnement du mouvement de l’ADN en utilisant une approche à faible coût de calcul qui peut prédire la flexibilité et la conformation des longs brins d’ADN, qui pourrait être étendue aux duplex d’ARN et aux polymères potentiellement longs. Ce nouveau modèle devrait bénéficier à la communauté scientifique travaillant avec des simulations d’acides nucléiques.
Les résultats sont publiés dans la revue Recherche sur les acides nucléiques.
Plus d’information:
Kim López-Güell et al, Mouvements corrélés dans l’ADN : au-delà des modèles par étapes de la flexibilité de l’ADN, Recherche sur les acides nucléiques (2023). DOI : 10.1093/nar/gkad136