Les microARN (miARN) sont de petits ARN non codants conservés au cours de l'évolution, des morceaux de code génétique qui servent de régulateurs géniques essentiels dans de nombreux aspects des processus biologiques importants pour la santé humaine. En raison de leur rôle essentiel dans la régulation des gènes, les miARN sont étroitement régulés, et des expressions anormales de miARN ont été liées au cancer, troubles neurologiques, maladies cardiovasculaires, et d'autres maladies.

Comprendre comment les miARN sont régulés a fait l'objet d'une étude récente intense. Au cours des années, les scientifiques ont découvert de multiples régulateurs protéiques des voies cellulaires de la biogenèse des miARN, et il est souvent perçu que ces facteurs protéiques agissent sur des intermédiaires de traitement des miARN largement passifs pour diriger leur maturation. Maintenant, le laboratoire de Qi Zhang, Doctorat., professeur agrégé au Département de biochimie et de biophysique de l'UNC, découvert un nouveau mécanisme centré sur l'ARN par lequel les intermédiaires de traitement des miARN peuvent jouer directement, rôles actifs dans la régulation de la biogenèse des miARN.

Ces découvertes, publié dans la revue Nature Chimie Biologie , dévoilent qu'une couche de régulation « cachée » par laquelle l'ensemble dynamique intrinsèque des intermédiaires de traitement des miARN peut diriger le résultat d'importants processus biologiques en réponse à des stimuli environnementaux et cellulaires en l'absence de facteurs protéiques. Si ces processus tournent mal, alors la maladie pourrait en résulter. Comprendre les rôles des miARN dans la maladie est une étape nécessaire pour trouver de nouvelles voies vers de meilleures thérapies.

MicorRNA-21 (miR-21) est impliqué dans la création, progression, métastase de tumeurs cancéreuses, et il est impliqué dans la survie cellulaire. Lorsque le laboratoire de Zhang a étudié miR-21 à l'aide de la dispersion de relaxation RMN - une technique d'imagerie avancée capable de détecter des états transitoires peu peuplés qui échappent souvent aux techniques de détection conventionnelles - ils ont découvert que le précurseur de miR-21 existe sous la forme d'un ensemble d'états conformationnels dynamiques, qui est étonnamment sensible à l'acidité de l'environnement.

Ils ont découvert que, à travers les conditions physiologiques, environ 1 à 15 % du précurseur miR-21 porte un proton supplémentaire, la plus petite modification chimique connue sous le nom de protonation. Avec une durée de vie d'environ 0,8 milliseconde, cet état protoné séquestre un résidu clé dans une nouvelle structure qui améliore considérablement l'efficacité du traitement du précurseur en miR-21 mature.

Avec ces puissantes techniques "d'imagerie", les scientifiques peuvent désormais dévoiler les états transitoires de l'ARN en tant que couches de régulation « cachées », y compris un état riboswitch fugace important dans le contrôle de la transcription des gènes, un état que le laboratoire Zhang a découvert en 2017.

"Nous pensons que ces techniques ajoutent plus de promesses pour de nouvelles stratégies pour créer des thérapies ciblées sur l'ARN, " dit Zhang, membre de l'UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center. « Et c'est notre objectif ; nous avons besoin de thérapies mieux ciblées pour de nombreuses maladies, y compris les cancers. »