« Le vrai voyage de découverte ne consiste pas à chercher de nouveaux paysages, mais en ayant de nouveaux yeux."

Les scientifiques se porteraient garants de cette affirmation parce que la poursuite scientifique a l'habitude d'offrir des découvertes fortuites si nous pensons les choses différemment.

Dans le laboratoire d'Arati Ramesh au NCBS, l'équipe adore espionner la structure et la séquence des acides ribonucléiques (ARN ; molécules qui décryptent le code génétique d'un organisme en messages protéiques). Au cours d'un de ces cas, des étudiants diplômés du laboratoire d'Arati scrutaient une famille de nickel et de cobalt (ARN NiCo) détectant des ARN bactériens qui ont une structure en forme de feuille de trèfle. En passant au crible cet ensemble de données, ils ont remarqué un ensemble d'ARN qui avaient conservé cette architecture globale en trèfle mais étaient subtilement différents. En pourchassant ces « variantes », ils ont réalisé que les «ARN de type NiCo» étaient en fait ancrés dans des gazons génomiques suffisamment proches pour réguler les enzymes et les transporteurs liés au fer. Ces sosies de NiCo pourraient-elles alors être des métallorégulateurs ? Peut-être du fer (Fe ²⁺ ) ?

Pour comprendre cela, l'équipe a conservé de l'ARN de type NiCo et du Fe ²⁺ dans deux cages séparées séparées par une membrane qui ne laisse passer que Fe ²⁺ à saigner. Le résultat expérimental a révélé sans aucun doute que ces ARN ont attiré Fe ²⁺ vers leur chambre. Leur supposition s'est avérée exacte et c'est ainsi qu'est venue la découverte de Sensei, abréviation de Sense Iron.

Dans leur étude récente, où les chercheurs décrivent le Sensei, ils montrent qu'il agit comme un riboswitch en présence de fer. En liant le fer, il subit un changement structurel pour stimuler la synthèse des protéines des gènes adjacents liés au fer.

Donc, qu'y a-t-il de si fascinant dans un ARN détecteur de fer ?

Bien, il y a deux parties à cette réponse. Premièrement, le fer est essentiel à de nombreux processus cellulaires et accompagne souvent les réactions chimiques dans les cellules. Si la concentration en fer est déséquilibrée, il peut atteindre des niveaux toxiques et rendre les cellules perplexes. Il est donc important que les cellules soient capables de détecter le fer.

"Particulièrement, les bactéries pathogènes causant des maladies doivent avoir la capacité de détecter le fer afin qu'elles puissent être vigilantes autour des tissus hôtes riches en hème, " explique Siladitya, l'auteur principal.

Deuxièmement, les protéines ont été les précurseurs de la détection du fer. Alors que le rôle proverbial des ARN a été d'agir comme des braises dans un tas de charbon, en attendant de se traduire en chaînes d'acides aminés. Même si les dernières décennies ont vu une mer de changement dans cette définition, la découverte que des biomolécules aussi délicates et transitoires que les ARN peuvent détecter le fer est une révélation.

"Cette découverte met les ARN à l'honneur pour la détection de métabolites cellulaires fondamentalement importants comme le fer, " dit Arati. En fait, elle explique en outre que c'est la capacité d'adopter des plis et des structures complexes qui donnent aux ARN leur flexibilité pour interagir avec une pléthore de molécules allant des vitamines aux métaux.

Maintenant, une telle découverte mérite un examen minutieux. Donc, pour vérifier si Sensei est bien un vrai capteur de fer, l'équipe a testé si l'ARN était capable de lier le fer au milieu d'un déluge d'autres molécules. Fidèle à son nom, Sensei était un maître. Quels que soient les ions métalliques présents dans le mélange, Sensei était intransigeant et a toujours choisi de lier Fe ²⁺ - ce qui en fait l'un des ARN métallorégulateurs les plus fins et les plus puissants découverts à ce jour.

La question était alors :que se passe-t-il lorsque Sensei lie le fer ? A l'échelle structurelle, l'ARN lié au fer se transforme et adopte une « pose » qui favorise la traduction des protéines. En réalité, il ouvre sa structure de telle sorte que les gènes liés au fer présents à proximité génomique peuvent être transformés en protéines.

Avec ces informations en main, les chercheurs se sont alors transformés en ingénieurs astucieux. Ils ont modifié la séquence de l'ARN et identifié les parties de la structure en forme de feuille de trèfle qui peuvent lier le fer. Puis, ils sont allés plus loin et ont apporté un petit changement dans la séquence de l'ARN, ce qui a fait passer la compétence de l'ARN de la détection du fer à la détection du nickel et du cobalt.

"Cette ingénierie à l'échelle nanométrique de la détection du fer que nous démontrons, permettra, espérons-le, de préparer le terrain pour la conception de biocapteurs de fer qui pourraient être utiles à la fois à la biologie bactérienne et à la biomédecine, " explique Arati.

Cette histoire est autant une découverte par un heureux hasard, car il s'agit de ce que la découverte nous a appris :la polyvalence de l'ARN, la spécificité inflexible derrière la structure fragile d'un ARN et sa capacité à détecter quelque chose d'aussi fondamental que le fer. Quelle meilleure façon de l'honorer qu'en l'appelant Sensei, sens enseignant?