Qu'est-ce que l'ARN simple brin?
Il existe trois macromolécules essentielles dans toutes les espèces de la vie. L'acide ribonucléique (ARN) est l'un de ces trois facteurs, et l'ARN possède la capacité étonnante, en tant que molécule simple brin, d'assumer des formes tridimensionnelles au moyen des multiples liaisons hydrogène qui forment son échafaudage structural secondaire. Les deux autres macromolécules essentielles sont l'acide désoxyribonucléique (ADN) et les protéines; de ces deux, l'ARN présente de nombreuses similitudes avec les protéines en termes de fonction et similaire à l'ADN en termes de structure chimique. Il existe également des ARN double brin, mais ils sont rares. L'ARN simple brin catalyse les réactions biologiques, est un récepteur et un transmetteur de signaux cellulaires et contribue au contrôle de l'expression des gènes.
Depuis 2011, l'ARN simple brin a fait l'objet de sept prix Nobel. De nombreuses recherches entre les prix ont permis de découvrir les fonctions de l'ARN, conduisant à des avancées significatives en sciences biologiques et médicales. Un ARN simple brin a été trouvé en 1868, encore mal interprété, et ce n’est qu’en 1959 qu’il a reçu le prix Nobel, puis Ochoa et Kornberg ont reçu le prix Nobel de médecine après avoir synthétisé l’ARN en laboratoire grâce à l’utilisation d’un enzyme mal interprété; ce n'était pas une vraie synthèse mais une procédure de dégradation. Dans les années 1960 et 1970, deux autres prix ont été décernés pour les découvertes selon lesquelles un ARN simple brin pouvait non seulement porter des informations génétiques, mais aussi pour catalyser les réactions biologiques et pour la découverte que les rétrovirus pouvaient, via des enzymes, reproduire l'ARN dans l'ADN ce type de réplication est une rue à double sens. Dans les années 1980 à 2006, quatre autres prix ont été décernés pour des découvertes sur l'épissage d'ARN, les fonctions de catalyse, les fonctions de micro-ARN et la transcription d'ARN.
L'ARN simple brin joue un rôle dans la synthèse des protéines; lorsque les protéines se forment dans les ribosomes, c'est l'ARN messager (ARNm) qui dirige l'assemblage et, associé à l'ARN de transfert (ARNt), délivre les acides aminés qui l'accompagnent pour se lier et former les protéines. Les usines ribosomales de protéines reçoivent des informations génétiques de l'ARNm et les 80 nucléotides de l'ARNt jouent un rôle déterminant dans la traduction des acides aminés en protéines en formation. Avec l'utilisation de l'ADN comme matrice, une enzyme appelée ARN polymérase transcrit l'ARN pour de nouveaux brins d'ARN simple brin. Cette même enzyme utilise des matrices d’ARN lorsque des virus à ARN, tels que les poliovirus, tentent de répliquer leur matériel viral. Il existe une méthode pour mesurer et cribler la fonction de l'ARN simple brin qui est importante pour comprendre la liaison entre l'ARN et les protéines. La cartographie d'interférence d'analogues de nucléotides (NAIM) découvre l'identité de molécules d'ARN particulières qui se lient moins bien aux protéines que les liaisons d'ARN de type sauvage, afin de mieux comprendre le comportement de liaison médiateur avec les protéines.
Comme l'ARN contient des informations génétiques, les virus à ARN contiennent des réplications de l'ARN dans leur génome, ainsi que diverses protéines codées par ce génome. Certaines protéines protègent ce génome viral lorsqu’il se traduit en hôte cellulaire. Ces virus avec des réplications d'ARN résidents transcrivent à leur tour la transcription inverse de l'ADN et forment un nouvel ARN simple brin qui propage les virus davantage. Il existe quatre groupes de virus à ARN qui propagent la rougeole, les oreillons, la rage, la grippe, la fièvre jaune et l'encéphalite équine parmi une foule d'autres maladies, et chaque groupe dispose de sa propre méthode de réplication du génome du virus.
Il est connu que les rhinovirus, y compris le rhume, sont des ARN simple brin qui se répliquent dans le cytoplasme d’une cellule en traitant une protéase virale qui aboutit à la libération de protéines infectées par un virus. L'ARN simple brin est également lié à un type d'inflammation pouvant être responsable de la fibrose cardiaque fœtale pouvant conduire à un blocage cardiaque, à la manière d'une réaction auto-immune, conduisant à des malformations cardiaques congénitales. Il existe toutefois des découvertes sur l'ARN qui pourraient utiliser l'ARN pour faire taire les gènes de l'organisme susceptibles de provoquer des maladies. Sachant que de petites portions d'ARN interfèrent avec la fabrication des protéines, certains pensent qu'un jour, l'ARN simple brin distribuera les produits pharmaceutiques directement aux protéines.