Des chercheurs de l’Université de Californie à Berkeley ont identifié un archéen producteur de méthane qui interprète un codon d’arrêt standard de deux façons, remettant en cause un principe fondamental de la biologie. Le microbe, Methanosarcina acetivorans, ajoute parfois un acide aminé appelé pyrrolysine au lieu d’arrêter la synthèse des protéines. Cette flexibilité peut aider à métaboliser des composés liés à la santé humaine.
Le code génétique, qui traduit l’ADN en protéines via des codons de trois lettres, a longtemps été considéré comme précis, chaque codon dirigeant un acide aminé spécifique ou signalant la fin d’une chaîne protéique. Cependant, une étude menée par Dipti Nayak, professeure assistante de biologie moléculaire et cellulaire à UC Berkeley, révèle une exception chez Methanosarcina acetivorans, un archéen producteur de méthane. Chez cet organisme, le codon UAG — généralement un signal d’arrêt — peut soit terminer la construction de la protéine, soit incorporer la pyrrolysine, le 21e acide aminé au-delà des 20 standards. Cela aboutit à deux protéines possibles issues de la même séquence génétique, selon des conditions comme la disponibilité de la pyrrolysine. Quand l’acide aminé est abondant, UAG est plus susceptible d’être lu comme pyrrolysine ; quand il est rare, il agit comme un arrêt. Entre 200 et 300 gènes chez le microbe contiennent UAG, permettant potentiellement des variations protéiques adaptatives. « Objectivement, l’ambiguïté du code génétique devrait être délétère ; on finit par générer un pool aléatoire de protéines », a déclaré Nayak dans l’étude publiée dans les Proceedings of the National Academy of Sciences. « Mais les systèmes biologiques sont plus ambigus que nous ne le pensons et cette ambiguïté est en réalité une caractéristique — pas un bug. » La découverte provient d’enquêtes sur les Archaea par Nayak et l’ancienne étudiante diplômée Katie Shalvarjian, désormais au Lawrence Livermore National Laboratory. Elles ont noté une machinerie répandue pour la production de pyrrolysine chez les Archaea méthanogènes consommant des amines méthylées, comme la méthylamine présente dans l’intestin humain et l’environnement. Ces microbes jouent un rôle dans la santé en dégradant les méthylamines, réduisant la formation de triméthylamine N-oxyde, un sous-produit de la digestion de viande rouge lié aux maladies cardiovasculaires. La découverte suggère aussi un potentiel thérapeutique : environ 10 % des troubles héréditaires, dont la mucoviscidose et la dystrophie musculaire de Duchenne, impliquent des codons d’arrêt prématurés. Un arrêt «fuyant» comme UAG pourrait permettre une production partielle de protéines pour atténuer les symptômes. « Le codon UAG est comme un carrefour, où il peut être interprété soit comme un codon d’arrêt, soit comme un résidu de pyrrolysine », a expliqué Shalvarjian. Aucun déclencheur de séquence spécifique n’a été identifié ; l’interprétation reste probabiliste. La recherche, soutenue par des subventions du Searle Scholars Program et autres, impliquait des coauteurs de UC Berkeley et du California Institute of Technology. Publiée en 2025 avec DOI : 10.1073/pnas.2517473122.
