Qu'est-ce qu'un oligonucléotide?
Un oligonucléotide est une chaîne courte de molécules d'ADN ou d'ARN qui a de nombreuses utilisations en biologie moléculaire et en médecine. Il est utilisé comme sonde pour dépister des maladies, des infections virales et pour identifier des gènes dans des expériences de biologie moléculaire. Il est également utilisé comme amorce dans un type de séquençage de l'ADN.
Pour comprendre un oligonucléotide, il est utile de comprendre la structure de l'ADN. Les molécules d'ADN sont de très longues bobines de deux brins, constituées de quatre unités de base nucléotidiques différentes, organisées dans des ordres variables. Chaque unité a une base complémentaire à lier, de sorte que chaque brin a un ensemble de bases opposé la liant. Ces bases peuvent former une grande variété de combinaisons différentes, et c'est la combinaison de bases qui donne le code génétique. L'ADN est transcrit pour produire l'ARN messager (ARNm), qui est ensuite traduit pour produire des protéines.
Les oligonucléotides sont identifiés par leur longueur de chaîne. Par exemple, un oligonucléotide de dix bases de nucléotides serait appelé dix mères . Ils sont généralement synthétisés chimiquement et le type de synthèse limite la longueur de la chaîne à moins de 60 bases de long.
Dans un type de séquençage de l'ADN appelé séquençage didésoxy , les oligonucléotides sont utilisés comme amorce, de sorte que l'enzyme qui fabrique l'ADN aura une matrice à partir de laquelle travailler. De l'ADN simple brin est utilisé et un oligonucléotide complémentaire du brin d'ADN est synthétisé à l'aide d'un automate. L'ADN polymérase qui synthétise l'ADN continue de s'ajouter à l'amorce et en synthétise le brin opposé. Cette réaction produit de l'ADN double brin.
Une utilisation plus récente d'oligonucléotides en tant qu'amorces concerne la réaction en chaîne de la polymérase (PCR) utilisée pour amplifier des petits fragments d'ADN. Cette technique a des utilisations très pratiques, telles que la criminalistique et le test de paternité. Il a également révolutionné la recherche en médecine et en sciences biologiques, car il est souvent utilisé dans des expériences de génie génétique.
Une série de sondes oligonucléotidiques est fréquemment utilisée pour isoler des gènes d'une banque de gènes ou d'ADN complémentaires (ADNc). Les banques d'ADNc sont constituées d'ADN double brin, dans lequel un brin est dérivé d'un brin d'ARNm et l'autre est complémentaire. De telles bibliothèques présentent l’avantage de ne pas présenter les lacunes fréquemment trouvées dans les gènes d’organismes supérieurs.
La structure des gènes de nombreux organismes est connue, grâce aux projets de séquençage, et est accessible au public. Si l'on veut cloner un gène d'un autre organisme, on peut voir ce que l'on sait sur le gène dans d'autres organismes et concevoir des sondes basées sur des zones communes dans ces séquences. Les chercheurs ont ensuite synthétisé une série de sondes oligonucléotidiques qui prennent en compte les variations possibles au niveau de la zone commune. Ils criblent la bibliothèque avec ces sondes et recherchent des oligonucléotides qui se lient. De nombreux gènes ont été identifiés de cette manière.
Un oligonucléotide antisens contient un simple brin d'ARN ou d'ADN qui est le complément d'une séquence d'intérêt. Une fois qu'un gène particulier codant pour une protéine a été cloné, un ARN antisens est fréquemment utilisé pour bloquer son expression en se liant à l'ARNm qui le synthétiserait. Cela permet aux chercheurs de déterminer les effets sur l'organisme lorsqu'il ne fabrique pas cette protéine. Des oligonucléotides antisens sont également en cours de développement en tant que nouveaux types de médicaments destinés à bloquer les ARN toxiques.
Les puces à micropuces sont un autre domaine dans lequel les oligonucléotides ont été d’une grande utilité. Il s’agit de lames de verre, ou d’une autre matrice, comportant des taches contenant des milliers de sondes d’ADN différentes - dans ce cas, constituées d’oligonucléotides. Ils constituent un moyen très efficace de tester simultanément les modifications d’un certain nombre de gènes différents. L'ADN est lié à un composé qui change de couleur ou devient fluorescent si un ADN complémentaire s'y lie, de sorte que les taches changent de couleur en cas de réaction avec l'ADN à tester.
Certains des objets utilisés dans les puces à oligonucléotides comprennent le dépistage des maladies génétiques. Par exemple, de petites sondes représentent l’activité des gènes impliqués dans le cancer du sein, BRCA1 et BRCA2 . Il est possible de savoir si une femme a une mutation dans l'un de ces gènes et de l'analyser davantage pour voir si elle a une prédisposition au cancer du sein.
Il existe un microréseau appelé ViroChip qui contient des sondes pour environ 20 000 gènes provenant de divers virus pathogènes qui ont été séquencés. Les sécrétions corporelles, telles que les mucosités, peuvent être analysées avec la puce, ce qui permet souvent d'identifier le type de virus infectant une personne. Identifier les infections virales peut être assez difficile, car les symptômes sont souvent similaires avec différents types de virus.