De nouvelles façons d'envisager la lutte contre le cancer.

Scientists have unveiled incredible images of how the DNA code is read and interpreted -- revealing new detail about one of the fundamental processes of life.

The mechanism for reading DNA and decoding it to build proteins for their needs is common to all animals and plants, and is often hijacked by cancer.

Researchers used an advanced form of electron microscopy called Cryo-EM, for which the Nobel Prize in Chemistry was awarded in 2017, to zoom in and capture images of the reading mechanism in unprecedented detail.

The discovery of exactly how the molecular mechanism works -- published in the journal Nature -- could open up new approaches to cancer treatment.

Scientists at The Institute of Cancer Research, London, captured images of molecular machinery called RNA Polymerase III in the act of transcribing a gene in exquisite and unprecedented detail.

The work was funded by the Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC), Cancer Research UK and the Wellcome Trust.

RNA polymerase III is crucial to life for all eukaryotic cells -- including all animals and plants. In cancer, it is more active, causing cells to produce larger numbers of the building blocks they need to grow and multiply.

Cryo-EM is so powerful that it can take pictures of tiny molecules -- approximately 5 nanometers or 20000th of the width of a human hair -- at almost an atomic level.

It allowed researchers to see for the first time how components of the RNA polymerase III complex and accessory molecules interact and communicate with each other, suggesting how drugs might be employed to split the complex up.

The new study captured the molecular machinery in the act of binding to DNA, separating the two strands and getting ready to transcribe the DNA code.

Cryo-EM involves freezing and imaging samples at -180°C to preserve minute details of protein shapes. This type of microscopy is also an emerging and exciting approach in cancer drug design.

Scientists at The Institute of Cancer Research (ICR) used the technique to reveal five key stages in which the complex reshapes itself to successfully transcribe the DNA code. Each of these stages could potentially become the target of new cancer drugs.

The researchers looked at the molecular mechanism in yeast cells, but the same machinery is used in humans.

The complex reads the DNA code and makes material known as transfer RNA -- an essential part of producing the protein building blocks needed to allow cells to grow or to make new cells.

Cancer cells need large numbers of these protein building blocks as they rapidly grow and divide, so they can become particularly reliant on components of the RNA polymerase III complex.

Dr Alessandro Vannini, Team Leader in Structural Biology at The Institute of Cancer Research, London, said:

"We used a really exciting new type of microscopy called Cryo-EM to do something no scientists have been able to do before. We were able to freeze and catch the RNA polymerase III complex in the act of attaching to, separating and reading the DNA code. We obtained almost a million of independent snapshots and, using powerful computers we grouped similar snapshots together, enhancing their detail to obtain a vivid reconstruction of this machinery at work."

"Now we know how the components of this crucial molecular mechanism fit together, we may be able to design drugs that turn the system on or off -- and these could offer a whole new way of treating cancer."

Professor Paul Workman, Chief Executive of The Institute of Cancer Research, London, said:

"Cryo-EM is revolutionising molecular and cellular biology, allowing us to look in minute detail at molecular machines within cells and how they work. The technique is helping scientists to discover weaknesses in cancer cells that could be targeted by the next generation of drugs.

"This beautiful study has unveiled a fundamental cog in the inner workings of cells, and one that is often exploited by cancers. It's a hugely important finding in cell biology, and I hope that in future it will lead to new treatments for cancer patients."

Dr Amanda Collis, interim Executive Director of Science at BBSRC, said:

"Cryo-EM is rapidly advancing our knowledge of the structure and behaviour of biological molecules, and this exciting discovery demonstrates how fundamental understanding of biological systems can open the door to the development of potential new cancer therapies."

Universities and Science Minister Sam Gyimah said:

"This incredible new advancement in DNA decoding will further our understanding of disease, potentially leading to vital lifesaving treatment, including new ways to tackle cancer.

"The recently published Life Sciences Sector Deal, through our Industrial Strategy, will pave the way for more investment in innovative new treatments and technologies that will not only improve patient lives, but also drive economic growth making Britain fit for the future."

---

Les scientifiques ont dévoilé des images incroyables de la façon dont le code de l'ADN est lu et interprété - révélant de nouveaux détails sur l'un des processus fondamentaux de la vie.

Le mécanisme permettant de lire l'ADN et de le décoder pour construire des protéines répondant à leurs besoins est commun à tous les animaux et à toutes les plantes et est souvent détourné par le cancer.

Les chercheurs ont utilisé une forme avancée de microscopie électronique appelée Cryo-EM, pour laquelle le prix Nobel de chimie a été décerné en 2017, pour zoomer et capturer des images du mécanisme de lecture dans des détails sans précédent.

La découverte du fonctionnement exact du mécanisme moléculaire - publié dans la revue Nature - pourrait ouvrir de nouvelles approches au traitement du cancer.

Des scientifiques de l'Institute of Cancer Research, à Londres, ont capturé des images de la machinerie moléculaire appelée ARN polymérase III dans l'acte de transcrire un gène dans des détails exquis et sans précédent.

Le travail a été financé par le Conseil de recherche en biotechnologie et en sciences biologiques (BBSRC), Cancer Research UK et le Wellcome Trust.

L'ARN polymérase III est essentielle à la vie de toutes les cellules eucaryotes - y compris tous les animaux et les plantes. Dans le cancer, il est plus actif, ce qui permet aux cellules de produire un plus grand nombre de blocs de construction dont elles ont besoin pour croître et se multiplier.

Cryo-EM est si puissant qu'il peut prendre des photos de minuscules molécules - environ 5 nanomètres ou 20000 de la largeur d'un cheveu humain - à un niveau presque atomique.

Il a permis aux chercheurs de voir pour la première fois comment les composants du complexe ARN polymérase III et les molécules accessoires interagissent et communiquent entre eux, suggérant comment les médicaments pourraient être utilisés pour diviser le complexe.

La nouvelle étude a capturé la machinerie moléculaire dans l'acte de se lier à l'ADN, séparant les deux brins et s'apprêtant à transcrire le code de l'ADN.

Cryo-EM implique la congélation et l'imagerie des échantillons à -180 ° C pour préserver les moindres détails des formes de protéines. Ce type de microscopie est également une approche émergente et passionnante dans la conception de médicaments contre le cancer.

Les scientifiques de l'Institut de recherche sur le cancer (ICR) ont utilisé cette technique pour révéler cinq étapes clés dans lesquelles le complexe se remodèle pour réussir à transcrire le code de l'ADN. Chacune de ces étapes pourrait potentiellement devenir la cible de nouveaux médicaments anticancéreux.

Les chercheurs ont examiné le mécanisme moléculaire dans les cellules de levure, mais la même machinerie est utilisée chez les humains.

Le complexe lit le code d'ADN et rend le matériel connu sous le nom d'ARN de transfert - une partie essentielle de la production des blocs de construction de protéine nécessaires pour permettre aux cellules de se développer ou de faire de nouvelles cellules.

Les cellules cancéreuses ont besoin d'un grand nombre de ces constituants protéiques à mesure qu'elles croissent et se divisent rapidement, de sorte qu'elles peuvent devenir particulièrement dépendantes des composants du complexe ARN polymérase III.

Le Dr Alessandro Vannini, chef d'équipe en biologie structurale à l'Institute of Cancer Research de Londres, a déclaré:

«Nous avons utilisé un nouveau type de microscopie très excitante appelé Cryo-EM pour faire quelque chose qu'aucun scientifique n'a pu faire auparavant: nous avons pu congeler et attraper le complexe ARN-polymérase III en attachant, en séparant et en lisant l'ADN. Nous avons obtenu près d'un million d'instantanés indépendants et, à l'aide d'ordinateurs puissants, nous avons regroupé des instantanés similaires, en améliorant leurs détails pour obtenir une reconstruction vivante de cette machine au travail.

"Maintenant, nous savons comment les composants de ce mécanisme moléculaire crucial s'intègrent, nous pouvons être en mesure de concevoir des médicaments qui activent ou désactivent le système - et ceux-ci pourraient offrir une toute nouvelle façon de traiter le cancer."

Le professeur Paul Workman, directeur général de l'Institute of Cancer Research de Londres, a déclaré:

«Cryo-EM révolutionne la biologie moléculaire et cellulaire, nous permettant d'examiner minutieusement les mécanismes moléculaires des cellules et leur fonctionnement, ce qui aide les scientifiques à découvrir les faiblesses des cellules cancéreuses qui pourraient être ciblées par la prochaine génération de médicaments.

«Cette belle étude a dévoilé un rouage fondamental dans le fonctionnement interne des cellules, souvent exploité par les cancers, une découverte extrêmement importante en biologie cellulaire, et j'espère qu'à l'avenir, cela conduira à de nouveaux traitements pour les patients cancéreux. "

Dr Amanda Collis, directrice exécutive par intérim des sciences au BBSRC, a déclaré:

"Cryo-EM fait progresser rapidement nos connaissances sur la structure et le comportement des molécules biologiques, et cette découverte passionnante démontre comment la compréhension fondamentale des systèmes biologiques peut ouvrir la porte au développement de nouvelles thérapies contre le cancer."

Les universités et le ministre de la Science Sam Gyimah ont déclaré:

«Cette nouvelle avancée incroyable dans le décodage de l'ADN nous aidera à mieux comprendre la maladie, ce qui pourrait mener à des traitements vitaux, y compris de nouvelles façons de s'attaquer au cancer.

«L'accord sectoriel sur les sciences de la vie récemment publié, par le biais de notre stratégie industrielle, ouvrira la voie à davantage d'investissements dans de nouveaux traitements et technologies innovants qui amélioreront non seulement la vie des patients, mais stimuleront également la croissance économique.

Des chercheurs poitevins ont identifié une protéine empêchant la croissance de nouveaux capillaires sanguins qui alimentent les tumeurs cancéreuses.

Le remède miracle qui pourrait faire reculer certains cancers est peut-être sorti des laboratoires de l'Institut de physiologie et biologie cellulaires de Poitiers. La recherche originale a été mise en place par Omar Benzakour, professeur de biologie cellulaire et porteur de ce projet.

Ce sont les travaux de dix personnes (dont huit de l'université de Poitiers/CNRS en collaboration avec le centre d'investigation clinique du CHU, une de l'université d'Oslo en Norvège et une de l'université de Sheffield en Angleterre) qui vont être publiés dans la revue Blood, le prestigieux journal de la société américaine d'hématologie.

L'équipe a montré, pour la première fois, que l'agent anticoagulant présent dans le sang stoppe l'émergence de nouveaux micro-vaisseaux sanguins, les capillaires. Ces derniers sont impliqués dans l'alimentation de plusieurs types de pathologies dont la grosse majorité se développe sous la forme de cancer mais également pour les rétinopathies diabétiques (cécité) et certaines maladies neurodégénératives (Alzheimer, Parkinson).

Un médicament d'ici deux à trois ans

Cet agent-là, la protéine S, gouverne « plusieurs événements impliqués dans la fabrication des micro-vaisseaux », explique l'initiateur du projet, Omar Benzakour. « Jusqu'alors, il y avait une négligence du rôle que jouait la vascularisation », poursuit l'universitaire.

En prenant en compte cet aspect, les chercheurs se sont rendus compte par exemple que l'agent anticoagulant a été impliqué dans les maladies comme la thrombose. La découverte de ces travaux ouvre des perspectives de développement majeur, qui devraient se traduire, « d'ici deux ou trois ans », par de nouveaux médicaments sur le marché.

repères

>> Cette étude a bénéficié du soutien financier de la Ligue contre le cancer Grand Ouest (comités de la Vienne et des Deux-Sèvres), de la région Poitou-Charentes, de Retina-France et d'une allocation de thèse du ministère de l'Éducation nationale.

>> Le premier auteur de ces travaux est un doctorant, Sylvain Freineau, qui vient de soutenir, il y a quelques jours, sa thèse sur cette thématique-là.
Didier Monteil

(Oct. 8, 2012) — In a development that may lead to new drugs to treat cancer, scientists at the University of Kent have discovered the process by which a key vitamin (B12) is made in cells.

Des scientifiques ont découvert le processus par lequel une vitamine-clé est faite dans les cellules, ce qui pourrait conduire à de nouveaux médicaments contre le cancer.

A team at the University's School of Biosciences led by Professor Martin Warren devised a method that allows them to study how the individual steps for vitamin B12 construction are pieced together. B12 is an essential nutrient that plays an important role in the formation of red blood cells and the maintenance of the nervous system. Deficiencies are associated with anemia, cardiovascular disorders and dementia.

Les scientifiques ont inventés une méthode qui leur permets d'étudier les différentes étapes de la construction de la vitamine B12 dans le corps qui est essentielle à la formation des cellules rouges du sang et à la maintenance du système nerveux. Les déficiences en B12 sont associées avec l'anémie, les désordres cardiovasculaires et la démence.

Using techniques of the new discipline of synthetic biology, researchers engineered a conveyor belt of molecular machines for the construction of the vitamin within bacteria. By varying the length of the assembly line, they were able to unravel how the vitamin is manufactured.

Significantly, the team were also able to alter some of the molecular machines on the conveyor belt and change the form of the vitamin that is made. It is hoped that these novel variant forms of the vitamin will act as important new drugs to treat diseases such as cancer and infections such as tuberculosis (TB).

The team's research paper An enzyme-trap approach allows isolation of intermediates in cobalamin (vitamin B12) biosynthesis is published in the current edition of the journal Nature Chemical Biology, the leading scientific journal in the field.

Professor Warren, who is Head of the School of Biosciences, said: 'This is a really important step forward. Vitamin B12 is a nutrient that is only made by bacteria and is not present in plants. Therefore a significant proportion of the world's population, including vegetarians, are at risk of B12 deficiency.

Le professeur Warren a dit : " C'est une étape très importante et un progrès. La vitamine B12 est un nutriment qui peut seulement être produit par les bactéries et n'est pas présente dans les plantes. Une importante partie de la population est à risque d'en manquer.

'Our work will assist in the generation of better ways of making more of this vitamin available and is also permitting us to make new compounds that will literally allow us to throw a spanner in the works of infections such as TB and diseases such as cancer.'

Notre travail permettra, dans cette génération, de meilleures moyens de rendre plus de cette vitamine disponible et aussi de nous permettre de faire de nouvelles molécules qui jetteront des bâtons dans les roues du cancer.

The Kent team worked with several partners including new biotechnology company Cangenix, based at the School of Biosciences, and researchers at Queen Mary University of London (QMUL). The research was funded by a research grant from the Biotechnology and Biological Sciences Research Council to Professor Warren and Professor Richard Pickersgill of QMUL.

Les scientifiques d'une université d'Israel ont trouvé un nouveau moyen prometteur d'arrêter la croisssance et la dissémination des cellules cancéreuses pendant qu'ils cherchaient une protéine pour augmenter le volume des pêches et des nectarines.

Les scientifiques de l'université de Jérusalem ont trouvé qu'une protéine similaire à une de celles retenue pour leur projet avait la capacité d'arrêter l'alimentation des tumeurs.

"En arrêtant l'alimentation des tumeurs, la protéine arrête la capacité des cellules malignes de se déplacer dans le sang" disent les chercheurs de l'université.

"Leur approche a montré une capacité d'inhiber les cellules malignes sans affecter les cellules normales et sans les sévères effets secondaires des traitements traditionnels comme la radiation et la chimio thérapie." ont-ils dit


Oded Shoseyov. qui a conduit la recherche, a dit à Reuters que son équipe a réussi à utiliser la protéine pour réduire le nombre de fruits sur un arbre, en augmentant le volume de chaque fruit. Cette technique marche en inhibant la croissance des pollens.

"Nous avons émis l'hypothèse que puisque le mécanisme de croissance est similaire entre le pollen et les cellules cancéreuses, les protéines auraient le même effet dans les deux cas." a-t-il dit.

L'équipe de Shoseyov a utilisé l'ingénirie génétique pour produire une variante de la protéine "qui a montré un impressionnant potentiel anti-cancer"

"Ces résultats ont soulevé l'intérêt généralisé dans les rencontres internationales et dans le monde des affaires."