Comment l'ADN constitue-t-il un moyen de stockage plus pérenne et plus économe que ceux existants actuellement ?
La synthèse chimique de l'ADN
La synthèse chimique de l'ADN, à proprement parler, s'effectue en 23 minutes dans un synthétiseur.
La molécule d'ADN est orientée, c'est-à-dire quelle n'est pas identique aux deux extrémités : du côté 3', elle se termine par un sucre (le désoxyrisbose) et du côté 5', elle se termine par un phosphate.
Contrairement à la synthèse naturelle (la réplication), celle-ci s'effectue du côté 3' vers 5'. Son fonctionnement est le suivant :
A partir d'un support solide (une bille de résine retenue dans une cartouche) couplé au premier nucléotide, solvants et réactifs sont délivrés à l'aide d'une pompe. Cette synthèse s'effectue en plusieurs cycles au cours de chacun desquels un nucléotide est incorporé à l'oligonucléotide.
Chacun de ces cycles se déroule en 4 étapes :
- Déprotection de l'oligonucléotide en cours de synthèse.
- Couplage d'un nouveau nucléotide, c'est-à-dire intégration par liaison, d'un nouveau nucléotide à l'oligonucléotide.
- Blocage empêchant certains réactifs potentiels de réagir pendant les cycles suivants, et éviter ainsi la survenue de réactions superflues.
- Oxydation de la liaison, permettant de renforcer celle-ci par l'ajout d'un atome d'oxygène. Cette dernière étape assure la stabilité de l'oligonucléotide.
L'oligonucléotide synthétisé est ensuite séparé du support solide sur lequel il était couplé. Le fragment obtenu est simple et peut mesurer entre 15 et 25 nucléotides.
Il est nécessaire de le purifier par HPLC (Chromatographie en Phase Liquide à Haute performance) pour supprimer les impuretés.
Pour l'usage qui nous intéresse (stocker des données), il n'est pas nécessaire de synthétiser un brin complémentaire au brin codant, cela réduit d'ailleurs les tâches et permet d'éviter les erreurs.
Les oligonucléotides obtenus sont ensuite « collés » par une enzyme, la ligase pour donner le brin d'ADN codé dans son ensemble. Pour que ce collage s'effectue correctement, il faut avoir réservé une partie du code de chaque oligonucléotide comme « code-barre » permettant d'identifier l'ordre dans lequel ils doivent être collés.
Nous avions d'abord penser que les nucléotides nécessaires étaient obtenus par extraction d'ADN, d'un organisme quelconque, qu'on aurait fragmenter à l'aide d'enzymes nucléases , mais cette méthode s'est révélée moins optimale que prévue, surtout lorsque l'on a découvert qu'il était possible d'acheter des nucléotides et que cela se révélait plus rentable que la réaction.