Résumé graphique. Crédit :Hudeček, O., Benoni, R., Reyes-Gutierrez, P.E. et al.
Le groupe du Dr Hana Cahová de l'Institut de chimie organique et de biochimie du CAS, en collaboration avec des scientifiques de l'Institut de Microbiologie du CAS, a découvert une toute nouvelle classe de coiffes d'ARN 5' dinucléoside polyphosphate chez les bactéries et a décrit la fonction des alarmones et leur mécanisme de fonctionnement. La découverte a récemment été publiée dans la revue Communication Nature .
Les polyphosphates dinucléosidiques sont de petites molécules de signalisation présentes dans tous les types d'organismes. Ils sont connus depuis plus de cinquante ans et sont souvent appelés « alarmones, " au fur et à mesure que leur concentration dans les cellules augmente dans des conditions de stress. Ces molécules influencent diverses fonctions cellulaires, mais le mécanisme de leur action était encore inconnu. Hana Cahová et ses collègues ont remarqué que la structure de ces alarmones était similaire à celle de l'ARN et ont supposé que les alarmones faisaient en fait partie de l'ARN sous la forme de ce que l'on appelle des coiffes. En effet, par spectrométrie de masse, ils ont détecté neuf nouveaux types de ces structures dans le cadre de l'ARN.
« En tant que chimistes, nous avons remarqué les similitudes flagrantes de ces alarmones avec la structure de l'ARN, nous avons donc pu découvrir quelque chose qui a été caché aux biologistes pendant cinquante ans, " dit Hana Cahová, chef du groupe de recherche junior à l'IOCB Prague.
Les chercheurs ont découvert que ces molécules sont acceptées par les ARN polymérases et utilisées comme premiers éléments constitutifs de la synthèse d'ARN. De plus, ils ont déterminé que l'ARN coiffé de dinucléoside polyphosphate peut être clivé par deux types d'enzymes et ainsi dégradé. Certaines des coiffes d'ARN de dinucléoside polyphosphate étaient méthylées, et les chercheurs ont montré que ces méthylations protégeaient l'ARN du clivage et de la dégradation ultérieure.
Groupe Hana Cahová, un groupe de recherche junior à l'IOCB Prague. Crédit :Jakub Stadler / IOCB Prague
La quantité d'ARN coiffés de dinucléoside polyphosphate a augmenté de manière significative dans des conditions de famine. Par conséquent, les auteurs proposent que ces capuchons protègent l'ARN de la dégradation dans des conditions de famine lorsque les cellules n'ont pas suffisamment de blocs de construction pour créer des macromolécules telles que l'ARN. Dans de telles situations, la cellule ne peut pas réagir de manière flexible aux exigences de l'environnement, mais il peut retenir au moins un peu d'ARN. Une fois que la cellule est à nouveau suffisamment nourrie, l'ARN coiffé est dégradé par une enzyme spécifique, et la cellule peut construire un nouvel ARN pour refléter la situation actuelle.
Il s'agit du premier travail montrant que le statut terminal 5' de l'ARN dépend de l'environnement et du stress. De plus, la découverte d'alarmones dans l'ARN peut expliquer le mécanisme de leur action. Ce travail fournit également la première preuve de petites molécules de signalisation, les polyphosphates dinucléosidiques, agissant comme des parties de l'ARN.
Le groupe de biologie chimique du Dr Hana Cahová applique des méthodes chimiques aux systèmes biologiques pour mieux comprendre les processus cellulaires. L'équipe s'intéresse particulièrement à la découverte de nouvelles modifications d'ARN dans les virus et les bactéries et à la compréhension de leur rôle.
