Les scientifiques ont proposé un nouveau modèle décrivant comment d’anciennes molécules d’ARN auraient pu acquérir la capacité de se couper elles-mêmes. Cette capacité d’auto-coupure, ou auto-clivage, est considérée comme cruciale pour l’évolution de la vie basée sur l’ARN avant l’émergence des protéines et de l’ADN. Le modèle, présenté dans la revue Nature Chemistry, met en lumière les processus chimiques qui auraient pu conduire à l'origine et à la diversité des ribozymes, des molécules d'ARN pouvant agir comme catalyseurs.

Les ribozymes sont des composants essentiels de l’hypothèse du monde de l’ARN, qui suggère que l’ARN a précédé les protéines en tant que principales molécules porteuses d’informations et catalytiques au début de la vie. Ces molécules d’ARN auraient dû avoir la capacité de s’auto-cliver à des endroits précis pour réguler leur propre réplication, leur traitement et leur fonction.

Le nouveau modèle, développé par des chercheurs de l'Institut des sciences et technologies d'Okinawa (OIST) au Japon, propose que l'auto-clivage pourrait avoir émergé de l'interaction entre les molécules d'ARN et des espèces chimiques simples, telles que les ions métalliques et les petites molécules organiques. , dans un environnement prébiotique.

"Nous proposons que l'auto-clivage de l'ARN pourrait provenir de réactions non enzymatiques, entraînées par la réactivité chimique de l'ARN lui-même, couplées à l'aide d'ions métalliques et d'autres petites molécules abondantes dans la Terre prébiotique", a expliqué l'auteur correspondant, le Dr. . Ryuichi Masui, chef d'équipe à l'unité de chimie précurseur de l'OIST.

Le modèle suggère que certaines séquences d’ARN, appelées ribozymes en épingle à cheveux, pourraient s’être auto-clivées grâce à une réaction chimique spécifique appelée réaction de transestérification. Cette réaction implique le transfert d’un groupe phosphate d’une molécule d’ARN à une autre, entraînant le clivage du squelette de l’ARN.

Les chercheurs ont testé leur modèle en utilisant des molécules d’ARN synthétiques et ont découvert que la présence d’ions métalliques, tels que le magnésium ou le calcium, augmentait considérablement le taux d’auto-clivage des ribozymes en épingle à cheveux. Ils ont également identifié une petite molécule organique, l’imidazole, qui a encore accéléré la réaction d’auto-clivage.

Selon le modèle, ces espèces chimiques prébiotiques pourraient avoir agi comme des catalyseurs, favorisant l’auto-clivage des molécules d’ARN et facilitant l’évolution de ribozymes plus complexes et plus diversifiés.

Les résultats fournissent de nouvelles informations sur l’origine des molécules d’ARN catalytiques et soutiennent l’hypothèse du monde de l’ARN. L'étude met en valeur le rôle potentiel des réactions non enzymatiques, des ions métalliques et des petites molécules organiques dans l'émergence de systèmes d'ARN auto-réplicatifs et fonctionnels au cours des premiers stades de l'évolution de la vie.

"Notre modèle suggère que l'auto-clivage de l'ARN aurait pu résulter de processus chimiques simples, ouvrant la voie à l'émergence de molécules d'ARN plus complexes et conduisant éventuellement à l'origine de la vie", a conclu le Dr Masui.