RIBOZYMES
À l'instar des protéines enzymatiques, certaines molécules d'ARN, les ribozymes, possèdent naturellement des propriétés catalytiques.
Le prix Nobel de chimie décerné en 1989 conjointement à Sydney Altman et à Thomas Cech a ainsi mis l'accent sur une découverte inattendue qui a bouleversé bien des idées tant sur la nature des molécules capables de catalyser les réactions chimiques que sur l'origine de la vie. Les travaux d'Altman sur l'ARNase P ont démontré que l'ARN entrant dans la composition de cette enzyme catalyse de manière très spécifique la coupure d'autres ARN.
Une autre catégorie de ribozymes regroupe les petits ARN monocaténaires de virus de plantes et l'ARN satellite du virus de l'hépatite B. In vitro, ces molécules catalysent leur propre clivage à des sites spécifiques.
Comment est−il possible pour un ARN d'agir comme une enzyme ? Des interactions entre différentes régions de la molécule, reposant essentiellement sur l'appariement entre les bases des ribonucléotides, permettent à la molécule de se replier de manière très spécifique, créant ainsi une surface complexe qui forme un site actif. La comparaison des sites de clivage de plusieurs ARN viraux a conduit à l'élaboration d'un modèle de structure secondaire pour ces molécules enzymatiques. Une séquence de 52 nucléotides seulement est capable d'avoir une telle activité catalytique. L'exigence structurelle minimale est de trois courtes tiges de nucléotides appariés entourant la liaison phosphodiester cible du clivage. On estime que 13 bases sont absolument conservées et interviennent directement dans la réaction catalytique d'hydrolyse.
En se fondant sur ces données, Jim Haseloff et Wayne Gerlach ont conçu des ribozymes synthétiques qui se comportent comme des endoribonucléases très spécifiques dirigées contre des ARN substrats. Ainsi, n'importe quel ARN peut devenir un substrat potentiel pour un ribozyme synthétique.
Bibliographie
J. Chopineau, D. Thomas & M. D. Legoy, « Dynamic Interactions between enzyme activity and the microstructured environment », in Eur. Journ. Biochem, no 183, pp. 459−463, 1989
J. Haseloff & W. L. Gerlach, « Simple RNA enzymes with new and highly specific endoribonuclease activities », in Nature, no 334, pp. 585−591, 1988
R. A. Lerner, S. J. Benkovic & P. G. Schultz, « At the crossroads of chemistry and immunology : catalytic antibodies », in Science, no 252, pp. 659−667, 1991
S. J. Pollack, J. W. Jacobs & P. G. Schultz, « Selective Chemical Catalysis by an antibody », ibid., no 234, pp. 1570−1573, 1986
A. Tramontano, K. D. Janda & R. A. Lerner, « Catalytic Antibodies », ibid., no 234, pp. 1566-1570, 1986.
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Écrit par
- Joël CHOPINEAU : professeur agrégé, docteur de l'université technique de Compiègne
- Alain FRIBOULET : docteur d'État, chargé de recherche au C.N.R.S.
- Sabine PILLE : docteur ès sciences
- Daniel THOMAS : professeur à l'université de technologie de Compiègne, directeur de l'U.M.R. 6022 du C.N.R.S., président de la section biochimie et biologie moléculaire du Conseil national des universités
Classification
Autres références
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ALTMAN SIDNEY (1939-2022)
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Le biochimiste américain d'origine canadienne Sidney Altman est né le 7 mai 1939 à Montréal (Canada). Après des études de physique au Massachusetts Institute of Technology (MIT) à Cambridge et une année à l'université Columbia à New York, il fait, à l'université de Boulder (Colorado), des recherches...
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Biochimiste américain né le 8 décembre 1947 à Chicago. À partir de 1970, Thomas Robert Cech entreprend des études de chimie, de biochimie et de biophysique à l'université de Berkeley (Californie) pour préparer un doctorat, qu'il obtient en 1975. Après trois années de stage postdoctoral au...
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ORIGINE DE LA VIE
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...d'évolution dirigée en tube à essai. Grâce aux travaux de Gerald Joyce et de Jack Szostak (cf. Eckland et Bartel, 1996), on sait maintenant que les fragments d'ARN possédant des propriétés catalytiques, appelés ribozymes, possèdent les propriétés de certaines enzymes (DNase, ligase ou RNA polymérase).
