Au fur et à mesure que la recherche médicale progresse, les protocoles de traitement traditionnels s'épuisent rapidement. De nouvelles approches pour traiter les maladies qui ne répondent pas aux médicaments conventionnels sont le besoin de l'heure. A la recherche de ces approches, la science s'est tournée vers un large éventail de réponses potentielles, y compris les acides nucléiques artificiels. Les acides nucléiques artificiels ou xéno sont similaires aux acides nucléiques naturels (pensez à l'ADN et à l'ARN), mais sont entièrement produits en laboratoire.

Les acides nucléiques xéno sont essentiels pour le développement de médicaments à base d'acides nucléiques. Pour être efficace, ils doivent être capables de se lier de manière stable à l'ARN naturel (une version cellulaire simple brin de l'ADN, ce qui est essentiel pour tous les processus du corps). Cependant, on ne sait pas comment, le cas échéant, L'ARN s'hybride avec ces acides nucléiques xéno. Une nouvelle étude menée par des chercheurs japonais met en lumière ce mécanisme, ouvrant les portes au développement de médicaments potentiellement révolutionnaires à base d'acides nucléiques.

Dans leur étude expérimentale publiée dans Communications Chemistry, l'équipe des chercheurs a pu déterminer des structures tridimensionnelles d'hybridation d'ARN avec les acides nucléiques artificiels serinol nucleic acid (SNA) ou L-threoninol nucleic acid (L-aTNA), deux des rares acides nucléiques xéno capables de se lier et de former efficacement des duplex avec l'ARN naturel. Cette étude est le résultat d'une collaboration entre des chercheurs de la Graduate School of Engineering de l'Université de Nagoya, l'École supérieure des sciences pharmaceutiques de l'Université de la ville de Nagoya, le Centre de recherche exploratoire sur la vie et les systèmes vivants (ExCELLS) des Instituts nationaux des sciences naturelles, et la Graduate School of Engineering de l'Université d'Osaka.

Les acides nucléiques naturels comme l'ADN et l'ARN ont une "épine dorsale" sucre-phosphate et des composants à base d'azote; tandis que les composants à base d'azote dans le SNA et le L-aTNA restent les mêmes, ils ont à la place un squelette à base d'acides aminés. Le SNA et le L-aTNA présentent des avantages par rapport aux autres acides nucléiques artificiels en raison de leur structure simple, synthèse facile, excellente solubilité dans l'eau, et une résistance élevée aux nucléases. Ces caractéristiques les rendent plus adaptés au développement de médicaments à base d'acides nucléiques. "Étant donné que le SNA et le L-aTNA peuvent se lier aux acides nucléiques naturels, nous voulions savoir quelle était la clé pour stabiliser la structure duplex entre SNA ou L-aTNA et ARN, " dit le Dr Yukiko Kamiya, le scientifique principal de l'étude, "et donc, nous avons commencé à travailler sur la détermination de la structure tridimensionnelle."

Ils ont découvert que les interactions intramoléculaires (au sein de la molécule) sont importantes pour maintenir stables les structures hélicoïdales (torsadées) à double brin formées d'acides nucléiques acycliques et d'ARN. Alors que les structures hélicoïdales des acides nucléiques naturels sont de type A, signifiant qu'ils se tordent vers la droite, ces structures duplex synthétiques semblaient s'aligner selon un motif perpendiculaire, résultant en des zones plus grandes entre chaque tour de l'hélice. En outre, ils ont obtenu des structures triple brin constituées de L-aTNA ou SNA et ARN, par le biais d'interactions « paires de bases de Hoogsteen », comme le montre la figure 1.

Ces découvertes remettent en question beaucoup de choses que nous avons jusqu'à présent considérées comme fondamentales en biologie. Ribose, le sucre dans le squelette des acides nucléiques naturels, ne semble pas nécessaire pour former un duplex stable, contrairement aux connaissances actuellement admises. Alors pourquoi la nature a-t-elle choisi le ribose ? "Ceci est peut-être mieux répondu par de futures études portant sur la structure hélicoïdale, " dit le Dr Kamiya.

Pour l'instant, son équipe est heureuse que leurs découvertes ouvrent davantage de voies de développement de médicaments. "La compréhension structurelle de ces duplex peut nous aider à proposer de nouvelles conceptions de médicaments à base d'acides nucléiques. Nous espérons qu'à travers ces découvertes, le développement de médicaments à base d'acides nucléiques va s'accélérer, " elle dit.

Ces idées, bien sûr, aller au-delà des applications médicales. Les acides nucléiques sont les plans de la "construction" de tous les organismes vivants, mais nous nous rendons compte que beaucoup de leurs secrets sont encore découverts. Ces découvertes mettent en lumière un chapitre petit mais important des acides nucléiques.