Le potentiel inexploité des structures d’ARN

Description

Le génome humain compte un peu plus de 20 000 gènes codant pour des protéines. Pourtant, il produit au moins dix fois plus de molécules d’ARN non codantes différentes, qui peuvent souvent prendre plusieurs formes. Au moins une partie de ce structurome d’ARN est fonctionnelle en physiologie ou physiopathologie. Dans une revue invitée pour Nature Avis Génétique, Danny Incarnato, généticien moléculaire de l’Université de Groningue (Pays-Bas), et son collègue Robert C. Spitale de l’Université d’Irvine en Californie (États-Unis) décrivent des moyens de développer le potentiel encore largement inexploité des structures d’ARN. Leur article a été publié le 8 novembre.

L’ARN est peut-être mieux connu comme intermédiaire entre le génome et la synthèse des protéines : les molécules d’ARN messager copient le code génétique d’un gène dans le noyau de la cellule et le transportent vers le cytoplasme, où les ribosomes traduisent le code en une protéine. Cependant, l’ARN est également un régulateur clé de presque tous les processus cellulaires et les structures adoptées par les molécules d’ARN sont souvent considérées comme essentielles à leurs fonctions.

Fonction

Danny Incarnato, professeur adjoint de génétique moléculaire, s’intéresse depuis longtemps au rôle des structures d’ARN dans la cellule et travaille sur des méthodes pour élucider les différentes structures dans les cellules vivantes. Ainsi, lorsqu’il a été invité à écrire une critique sur les structures d’ARN, il a accepté sans hésitation. “Et j’ai été heureux d’inviter mon ami et collègue Robert Spitale, l’un des pionniers de la” révolution ARN “, à me rejoindre.”

Ces dernières années, la connaissance des molécules d’ARN dans la cellule a considérablement augmenté. Le projet ENCODE a révélé le grand nombre d’ARN non codants dans les cellules ; dans les cellules humaines, plus de dix fois plus élevé que le nombre de gènes codants. “Tous n’ont pas de fonction”, souligne Incarnato. “Mais beaucoup le font, et en ce qui concerne leur variété, nous avons à peine effleuré la surface.”

Recherche sur les médicaments

Différents types d’ARN non codants sont connus depuis longtemps et il était également clair que leur structure pouvait jouer un rôle important. Un exemple sont les ribocommutateurs : des ARN qui peuvent répondre aux changements de l’environnement externe en changeant de forme, ce qui peut à son tour affecter l’activité spécifique des gènes. «Nous savions également que les molécules d’ARN pouvaient agir comme des enzymes», déclare Incarnato. “Et, bien sûr, les ribosomes sont des structures d’ARN.” Ainsi, les molécules d’ARN peuvent agir comme des capteurs, des catalyseurs, des interrupteurs ou des échafaudages et affecter la traduction de l’ARN, mais peuvent également affecter la dégradation de l’ARN et l’épissage alternatif.

Il n’est donc pas surprenant que les ARN aient rapidement pris de l’ampleur dans la recherche sur les médicaments. Pourtant, notre connaissance du ‘structurome’ est encore très limitée. «Jusqu’à présent, nous avons presque exclusivement examiné des structures individuelles. Mais les molécules d’ARN sont très dynamiques et des molécules ayant la même séquence peuvent prendre des formes différentes», explique Incarnato. “En raison de la manière dont ces structures ont été déterminées, il s’agit souvent de moyennes de toutes les conformations possibles d’une seule molécule.”