Presque tous les processus chimiques, à la fois dans la nature et en laboratoire, dépendent de la reconnaissance sélective entre les molécules. Il est essentiel que la reconnaissance moléculaire soit sélective: par exemple, un mauvais lien d'un substrat avec une enzyme ou des erreurs dans l'accouplement des bases de l'ADN peut provoquer des maladies. Depuis un certain temps, les scientifiques tentent d'améliorer la reconnaissance moléculaire pour améliorer les performances dans certains secteurs stratégiques tels que la pharmacologie, les capteurs et les sciences matérielles. L'équipe de recherche coordonnée par les universités de Padoue et Roma Tor Vergata, en collaboration avec l'American Northwestern University, a publié une étude sur la « nanotechnologie de la nature '' dans laquelle une nouvelle méthode est proposée pour améliorer la reconnaissance entre deux filaments d'ADN et réduire les erreurs de couplage.
Les chimistes ont toujours exploité la reconnaissance moléculaire pour le développement de catalyseurs, de médicaments, de capteurs et de matériaux, explique une note de l'UNIPD et du Tor Vergata. Habituellement, la sélectivité de cette reconnaissance est garantie par la complémentarité sous la forme et la structure chimique des deux molécules. Cependant, dans certains processus biologiques, la seule complémentarité n'est pas suffisante pour garantir un niveau de sélectivité adéquat. Pendant la réplication de l'ADN, par exemple, chaque filament doit reconnaître correctement jusqu'à des milliards d'unités fondamentales et chaque erreur peut provoquer des mutations qui peuvent conduire à des tumeurs. Pour accroître la fidélité de la réplication, il existe plusieurs enzymes spécialisées qui effectuent une correction cinétique (preuve cinétique) pour identifier et rectifier des erreurs « .
« Nous avons pris cette stratégie de la nature en tant que modèle et avec cette nouvelle technique qui imite le processus de correction cinétique enzymatique, nous pouvons rectifier les erreurs de liaison entre les filaments d'ADN courts », expliquer les prises Leonard du Département des sciences chimiques de l'Université de Padoue et Francesco Ricci du département des sciences et des techniques chimiques de l'Université de Rome Tor Tor Torpa.
« La procédure – décrit les deux enseignants – est basée sur un mécanisme appelé cliquet d'informations, utilisé dans le passé pour créer des dispositifs tels que les moteurs et les pompes moléculaires. Avec ce processus, la sélectivité dans la reconnaissance entre les filaments d'ADN augmente considérablement, passant de 67% à 86%. Non seulement: par rapport à la correction cinétique, ce système ne nécessite pas d'enzymes car nous pouvons agir d'une manière ciblée sur l'ADN elle-même.
« Cette découverte – concluez les coordinateurs de la recherche – ouvre de nouvelles opportunités pour concevoir des catalyseurs plus efficaces, des capteurs moléculaires très sensibles et des matériaux innovants. Il offre également une nouvelle perspective sur l'origine de la vie, suggérant que les molécules primitives peuvent avoir utilisé des mécanismes similaires pour transmettre fidèlement des informations génétiques avant l'évolution des enzymes complexes ».
