Complexation des acides aminés basiques arginine, histidine et lysine avec l’ADN plasmidique en solution aqueuse : participation à la capture de radicaux sous irradiation X à 1,5 keV

Abstract

L’environnement chimique de l’ADN en situation biologique est complexe notam-ment en raison de la présence d’histones, protéines nucléaires, associées en quantité approximativement égales à l’ADN pour former la chromatine. Les histones possèdent de nombreux radicaux basiques arginine et lysine chargés positivement et dont la majorité se trouve sur les chaînes émergentes, l’ADN présente quant à lui des charges négatives sur ses groupements phosphates localisés tout au long de la double hélice. Dans cette étude, la complexité de la structure de la chromatine nucléaire est dans un premier temps mimée en solution aqueuse par la formation de complexes entre un ADN plasmidique sonde et les trois acides aminés basiques, Arg, His, Lys, qui, mis à part His, sont protonés au pH physiologique. Ces acides aminés libres en solution sont réputés être des capteurs efficaces de radicaux libres, notamment pour le radical hydroxyle, conférant ainsi un pouvoir protecteur vis-à-vis des effets indirects sur l’ADN en situation d’exposition aux rayonnements ionisants. A concentration fixée, les capacités de capture des acides aminés libres, σ, pour le radical hydroxyle sont typiquement les suivantes σHis ≈σArg > σLys (σLys ≈ 0,1 × σArg). Nous avons mesuré les taux de cassures simple brin par plasmide et par Gray (χ) lors d’expositions de solutions aqueuses de complexes [acide aminé – ADN plasmidique] aux rayons X ultra-mous (1,5 keV). A concentrations égales, les trois acides aminés complexés et présents en large excès ne manifestent pas une capacité de protection de l’ADN proportionnelle à leur capacité de capture libre et en solution ; on trouve en effet des taux de cassures dans l’ordre suivant χHis > χArg > χLys (χLys ≈ 0,01 χArg). Après avoir détaillé le mode opératoire de ces mesures, nous analyserons sur des bases bibliographiques, les modes spécifiques d’interaction des acides aminés basiques avec l’ADN. La spécificité des liaisons de l’arginine avec l’ADN et plus particulièrement sa propension à être un ligand bidentate qui se lie aux bases (principalement G) de l’ADN nous permet d’expliquer les taux de cassures simple brin particulièrement élevés observés avec Arg. Un mécanisme de transfert de radical intermoléculaire est suggéré pour Arg. Un raisonnement globalement similaire peut être tenu pour la lysine. Pour l’histidine, nous suggérons quelques voies possibles qui conduiraient à expliquer les taux de cassure anormalement élevés observés, mais cela demandera des expériences complémentaires.