Qu'est-ce qu'un ribozyme?
Un ribozyme est une molécule d'acide ribonucléique (ARN) capable d'agir comme catalyseur dans une réaction chimique. Le terme ribozyme est une abréviation de l'enzyme acide ribonucléique. Avant la découverte des ribozymes dans les années 1980, on pensait que seules les protéines pouvaient agir comme enzymes et catalyser les réactions. On sait maintenant que les ribozymes participent également à de nombreuses fonctions intracellulaires importantes et peuvent avoir des applications thérapeutiques en raison de leur capacité à cliver l'ARN. Les ribozymes peuvent être synthétisés artificiellement ou naturellement.
La fonction principale des ribozymes est de scinder les liaisons phosphodiester des molécules d'ARN cibles par hydrolyse. Les liaisons phosphodiester sont des liaisons covalentes reliant les nucléotides de l'ARN et de l'ADN, formant ainsi le squelette de la molécule. L'hydrolyse implique l'addition d'une molécule d'eau, ce qui a pour effet de dissoudre les liaisons. Les ribozymes utilisent l'hydrolyse pour scinder d'autres molécules d'ARN ou elles-mêmes, parfois aussi en liant ou en reliant deux molécules d'ARN scindées ensemble au cours d'un processus appelé épissage.
L’étude de l’épissage d’ARN dans l’organisme unicellulaire, Tetrahymena thermophila, a conduit à la découverte des ribozymes au début des années 1980. Thomas Cech, professeur à l'Université du Colorado aux États-Unis, a découvert que l'ARN de cet organisme pouvait se couper et se liguer en l'absence de toute protéine catalysante. Sidney Altman, professeur à l'Université Cech et à l'Université Yale, a reçu le prix Nobel de chimie en 1989 pour ses recherches sur les ribozymes.
En plus de l'épissage, les ribozymes catalysent l'assemblage des acides aminés en protéines au cours du processus de traduction. La traduction se produit lorsque l'information génétique dans l'ARN messager (ARNm) est décodée en une séquence d'acides aminés grâce à l'activité des ribosomes. L'ARN ribosomal (ARNr), un composant principal des ribosomes, peut donc également être considéré comme un ribozyme.
De nombreux types de ribozymes existent et ont été étudiés dans leur état naturel. Deux de ceux-ci, le ribozyme en épingle à cheveux et le ribozyme en tête de marteau, se retrouvent dans les ARN satellites de virus de plantes. Les ribozymes en tête de marteau ont été modifiés en laboratoire pour une utilisation en tant qu'agents de clivage d'ARN.
On pense que les ribozymes en tête de marteau modifiés pourraient avoir des applications cliniques en thérapie génique. La capacité de cliver l'ARN peut aider à combattre les rétrovirus, car les rétrovirus s'appuient sur un génome d'ARN pour la duplication dans la cellule hôte. Les chercheurs ont également mis au point des ribozymes entièrement synthétiques pour des applications médicales similaires. Les ribozymes en tête de marteau et les ribozymes synthétiques modifiés font l'objet de recherches spécifiques en tant qu'options thérapeutiques pour le traitement du virus de l'immunodéficience humaine (VIH).