Les biologistes pensaient connaître le cousin moins célèbre de l'ADN, ARN, mais au cours des deux dernières décennies, il est devenu clair que la molécule garde bien plus de secrets qu'elle n'en a jamais révélé. Des découvertes récentes lui ont permis d'assumer des rôles inédits dans la régulation du fonctionnement d'une cellule.

Les scientifiques de Stanford rapportent dans le journal Angewandte Chemie ils ont maintenant développé un outil qui pourrait aider à découvrir certains de ces secrets, essentiellement en cachant les molécules d'ARN du monde. Ce que ce nouvel outil révèle sur l'ARN pourrait aider les biologistes à mieux comprendre le fonctionnement interne de nos cellules à la fois dans la maladie et la santé.

"L'ARN pour moi est toujours l'un des grands mystères de la cellule, " a déclaré Eric Kool, le professeur de chimie George et Hilda Daubert et membre de Stanford Bio-X et Stanford ChEM-H. "Nous avions l'habitude de penser à l'ARN assez simplement, mais nous savons maintenant qu'il existe de nombreux types d'ARN, des dizaines de classes d'ARN, et nous ne savons pas ce que peut-être 90 pour cent d'entre eux font dans la cellule."

Pour résoudre ce problème, Kool ; Anastasia Kadina, le premier auteur de l'article et un boursier postdoctoral au laboratoire de Kool au moment de la recherche ; et la boursière postdoctorale Anna Kietrys ont développé ce qu'ils appellent la dissimulation d'ARN, un simple, méthode réversible qui pourrait aider les biologistes à mieux comprendre la gamme d'opérations inconnues que l'ARN est en train de faire dans les cellules des êtres vivants.

Le cousin instable de l'ADN

Il y a à peine 15 ou 20 ans, les scientifiques pensaient qu'il n'y avait que quelques types d'ARN, et qu'ils ont tous servi un objectif :lire le code génétique écrit dans l'ADN et l'utiliser pour construire les protéines dont tous les êtres vivants ont besoin pour survivre. Heures supplémentaires, cependant, il est devenu clair qu'il y avait d'autres types d'ARN qui ne se contentaient pas de lire les gènes et de construire des protéines – mais ce qu'ils faisaient était à deviner.

Le défi, les chercheurs ont trouvé, était que la même chose qui rend l'ARN si multifonctionnel et intéressant le rend aussi profondément frustrant de travailler avec. Il réagira avec à peu près n'importe quoi - une petite molécule, une enzyme ou même elle-même, c'est-à-dire qu'elle se désagrège au moindre contact, ou tout simplement se recroqueviller en une petite boule sans avertissement. Par conséquent, il est difficile de garder les échantillons d'ARN stables, sans parler de les contrôler suffisamment pour les étudier.

Cacher l'ARN sous une couverture chimique

La solution, l'équipe a trouvé, était de cacher l'ARN d'autres molécules à l'aide d'une cape chimique spéciale, celui qui couvrirait l'ARN sans se replier, casser ou gâcher la structure de la molécule sous-jacente.

"C'est comme jeter une couverture dessus, " Kool a dit, "comme la cape d'invisibilité de Harry Potter." Le produit chimique cache l'ARN des protéines, enzymes et autres molécules. La couverture elle-même est faite d'un parent chimique de la vitamine B3 que le laboratoire a développé au cours des dernières années. Sur la base de ce travail, Kadina a travaillé pour trouver les bonnes conditions – la bonne température, le bon mélange de liquides à mélanger avec l'agent d'occultation et ainsi de suite - pour que la couverture chimique recouvre la majeure partie ou la totalité d'une molécule d'ARN.

Pour vraiment comprendre ce que font des molécules d'ARN spécifiques, cependant, les chercheurs aimeraient pouvoir désactiver et réactiver les réactions d'ARN, c'est-à-dire ils doivent pouvoir enlever la couverture, trop. Kadina a donc également développé une méthode de dévoilement qui renvoie l'ARN à son ancien, soi indiscipliné. Surtout, l'occultation et la désoccultation fonctionnent quelle que soit la taille d'une molécule d'ARN, quelque chose qui n'était pas possible auparavant, dit Kool.

Étudier l'ARN dans le monde réel

En raison de sa réversibilité et de sa flexibilité, Le cloaking d'ARN pourrait aider les chercheurs à étudier non seulement les fonctions d'un large éventail de molécules d'ARN - en théorie, n'importe quelle molécule d'ARN - mais aussi comment le calendrier des réactions d'ARN affecte ces fonctions. Toujours, l'une des applications potentielles les plus urgentes est l'une des plus simples :il suffit de maintenir l'ARN stable dans un laboratoire pendant de longues périodes, quelque chose que le cloaking d'ARN pourrait très bien faire.

Puis, "nous voulons entrer dans des systèmes vivants, " Kool a dit, et utiliser le cloaking et le uncloaking pour étudier la fonction de molécules d'ARN particulières dans les cellules. Grossièrement, l'idée est de recouvrir l'ARN d'une couverture protectrice en laboratoire, l'injecter dans une cellule vivante, puis dévoile-le, activer toutes les fonctions cellulaires que cette partie d'ARN contrôle. Les membres de l'équipe devront montrer que leur agent de dévoilage ne nuit pas aux cellules qu'ils essaient d'étudier, mais la méthode pourrait aider les biologistes à mieux comprendre comment fonctionnent les réactions d'ARN. Les chercheurs étudient également des moyens de localiser les effets d'une cape d'ARN sur un tissu ou un emplacement spécifique dans un échantillon biologique.

Plus long terme, Kool a dit, Le cloaking d'ARN pourrait devenir un outil standard pour les biologistes. La méthode est simple par rapport à d'autres outils développés au fil des ans pour maîtriser l'ARN, il serait donc facile pour les non-spécialistes d'apprendre et d'utiliser dans leurs laboratoires.