DNA — ADN en faisceaux, en tores ou confinés dans la capside

Ce projet, qui regroupe trois équipes de physiciens et biologistes (F. Livolant, LPS Orsay ; D. Durand, IBBMC Orsay ; D. Chretien, TIPs Rennes), a pour objectifs d’élucider les interactions entre hélices d’ADN quand elles se trouvent à très faible distance les unes des autres, et que des corrélations peuvent apparaître entre elles. L’incidence de telles corrélations peut être essentielle en termes de fonctionnalité biologique. Les objectifs sont de comprendre ces interactions dans trois conformations différentes (faisceaux de chaines, structures toriques et apparentées et structures globulaires). Nous disposons pour cela d’un outil expérimental performant, le bactériophage (un virus qui infecte les bactéries) qui présente l’intérêt de maintenir au sein de sa capside protéique une longue chaîne d’ADN à des concentrations extrêmes que l’on ne peut atteindre in vitro. En induisant de manière contrôlée une éjection partielle du génome, nous disposons de capsides dans lesquelles des expériences peuvent être réalisées sur chaînes d’ADN isolées et confinées dans des volumes qui dépendent du volume de la capside. En nous appuyant nous l’expérience déjà acquise par certains des partenaires sur le bactériophage T5, nos objectifs sont : 1. D’étudier les interactions entre ADN et plus précisément : - d’identifier les interactions et corrélations possibles entre chaînes d’ADN en faisant varier leurs interdistances par contrôle de plusieurs paramètres expérimentaux (conditions ioniques, stress osmotique). Nous testerons également l’effet de la longueur des chaînes (50 nm à plusieurs microns). Les méthodes de diffraction X et de cryo-microscopie électronique seront utilisées en complément l’une de l’autre pour obtenir les meilleures résolutions. - d’élucider la structure du cristal d’ADN dans le volume de la capside pleine du bactériophage natif par cryo-microscopie et cryo-tomographie électronique sur particules uniques. Ces analyses seront complétées par diffraction X de solutions de phages. Cette étude nécessitera de dépasser les résolutions obtenues par cryo-tomographie actuellement. Des capsides de tailles différentes seront utilisées pour faire varier la contrainte de confinement et de courbure des chaines. - d’élucider par les mêmes méthodes la structure des formes toriques et apparentées de l’ADN sous confinement (intracapside) et d’identifier les écarts à la structure canonique de l’ADN. 2. De considérer les phages dans leur contexte naturel (en interaction avec leurs bactéries hôte) afin d’identifier les conformations natives de l’ADN intracapside i) lors de l’éjection du génome du phage dans la bactérie hôte et ii) lors de l’encapsidation de l’ADN dans des capsides nouvellement formées. Nous analyserons les interactions ADN-ADN et ADN-capside dans les deux situations, et testerons l’hypothèse selon laquelle les deux processus ne sont pas symétriques. Le consortium réunit les compétences indispensables pour la préparation du matériel biologique, et pour les études structurales par cryo-microscopie électronique et cryo-tomographie et par diffraction des rayonsX.