​L’ADN, ou acide désoxyribonucléique, est le support de l’information génétique chez tous les organismes vivants. Cette molécule est une double hélice caractérisée par l’alternance de bases azotées purine (adénine, guanine) ou pyrimidine (cytosine, thymine). Les bases de chaque brin d’ADN sont localisées vers le centre de l’hélice et celles-ci se lient entre elles, rassemblant ainsi les deux brins d’ADN. L’adénine forme deux liaisons hydrogène avec la thymine (A:T), et la guanine, trois liaisons hydrogène avec la cytosine (G:C). Cela vaut pour tous les êtres vivants, à une exception.

Le cyanophage S-2L, une exception aux modèles classique de la génétique

Le cyanophage S-2L est un bactériophage, c’est-à-dire un virus qui infecte les bactéries. Chez ce phage, l’adénine est complétement remplacée par une autre base, la 2-aminoadénine (représentée par la lettre Z). Celle-ci forme trois liaisons hydrogènes avec la thymine (Z :T), au lieu des deux entre l’adénine et la thymine. Ce nombre de liaisons supérieur augmente la stabilité de l’ADN à haute température, et modifie sa conformation. L’ADN est donc moins reconnu par les protéines et petites molécules.

La voie de biosynthèse de la 2-aminoadenine élucidée

Depuis sa découverte en 1977, le cyanophage S-2L était resté l’unique exception connue et la voie de biosynthèse de la 2-aminoadénine inconnue. Des chercheurs de l’Institut Pasteur et du CNRS, en collaboration avec le CEA, ont élucidé cette voie de biosynthèse et montré que celle-ci avait une origine enzymatique. Cela s’est fait grâce à l’identification d’un homologue d’une enzyme connue appelée adénylosuccinate synthétase, ou PurA, dans le génome du cyanophage S-2L. Une analyse phylogénétique de cette famille d’enzymes a montré un lien entre cet homologue, appelé PurZ, et l’enzyme PurA des archées. Cela indique que l’apparition de cet homologue est ancienne, et que celui-ci apportait probablement un avantage évolutif. Ces travaux ont été réalisés grâce à la plateforme de cristallographie de l’Institut Pasteur.

Cette nouvelle paire de bases Z:T et la découverte de la voie de biosynthèse de la base Z montrent qu’on peut implanter de façon enzymatique de nouvelles bases dans le matériel génétique. Cela élargit le nombre de bases codantes dans l’ADN et ouvre donc la voie au développement de biopolymères génétiques synthétiques.