Q SCOOP – Vous êtes vaccinés? Connaissez-vous le siRNA (petit ARN interférent)?


siRNA (petit ARN interférent) : Structure et fonction

« Le siRNA ou petit ARN interférent est une petite molécule d’ARNd de 22 à 25 paires de bases de long ayant un surplomb dinucléotidique à l’extrémité 3′, interfère dans la synthèse des protéines en bloquant la traduction. »

Publié le 4.9.2019 par le Dr Tushar Chauhan


Table des Matières

Qu’est-ce qu’un siRNA ?
Structure du siRNA :
Fonction du siRNA :
Applications du siRNA :
Les défis dans le siRNA :
Conclusion :


La présence d’ARN double brin dans une cellule est un signe de danger. Car les trois principaux types d’ARN que nous possédons sont monocaténaires. L’ARNdb ne se trouve pas dans nos cellules car notre matériel génétique est l’ADN et non l’ARN. L’ARN est donc le matériel génétique de certains rétrovirus,

Si l’ARNdb est présent, c’est un signe d’infection, cela va infecter les cellules et peut provoquer la mort cellulaire.

Remarque : l’ARN ribosomal contient également une certaine quantité d’ARNdb et quelques molécules d’ARN en épingle à cheveux.

L’ARN est un type d’acide nucléique présent dans le noyau d’une cellule. Bien qu’il ne s’agisse pas d’un matériel génétique chez les eucaryotes, certains des virus connus sous le nom de rétrovirus ont l’ARN comme matériel génétique.

L’ADN est le matériel génétique de tous les eucaryotes et procaryotes, à l’exception des rétrovirus. L’ARN est un acide ribonucléique composé de sucre ribose au lieu du sucre désoxyribose de l’ADN. Pour plus de détails, sur l’ARN, vous pouvez lire notre article sur l’ARN : ARN : Structure et fonction

Tout d’abord, laissez-moi vous présenter brièvement l’ARN ;

L’ARN est un acide ribonucléique ; l’ARNt, l’ARNr et l’ARNm sont trois types différents d’ARN présents dans une cellule.

L’ARNt est un ARN de transfert qui aide à transférer l’information pour la synthèse des protéines, l’ARNr est un ARN ribosomal situé dans le ribosome, qui lit l’ordre des acides aminés et l’ARNm est un ARN messager. L’ARNm ou ARN messager contient toutes les informations permettant de coder une protéine particulière.

Par la suite, différents niveaux de structure protéique sont formés.

Fonctionnellement, l’ARNm est transcrit à partir de l’ADN et traduit en protéine par la voie de la traduction. Les shRNA, miRNA et siRNA sont d’autres types d’ARN subsidiaires présents en quantité mineure dans une cellule. Leur principale fonction est de réguler l’expression des gènes. La structure de certains ARN est présentée ici,

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Le présent article explique ce qu’est le siRNA et son importance ! Je vous expliquerai l’importance du siRNA dans la régulation de l’expression des gènes et ses applications thérapeutiques.

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Donc, nous allons commencer,

Qu’est-ce que le siRNA ?

En termes simples, le siRNA est, on peut dire le tueur d’ARNm ! c’est-à-dire qu’il détruit  » certains des ARNm  » pour réguler l’expression des gènes.

Les ARNsi sont de petits morceaux d’ARN double brin ayant un dinucléotide en surplomb à l’extrémité 3′ qui, fonctionnellement, dégradent l’ARNm et empêchent la synthèse des protéines.

L’ARNsi est également connu sous le nom de petit acide ribonucléique interférent ou ARN silencieux et est une molécule qui empêche l’expression des gènes. Cela signifie qu’il réduit les gènes au silence. L’ensemble du processus de réduction au silence des gènes par l’ARNsi est appelé mécanisme d’interférence ARN ou knockdown ARNsi.

L’ARNsi est fonctionnellement et structurellement différent des autres types d’ARN. En général, les autres ARN sont monocaténaires et constitués d’une longue chaîne de polynucléotides. De l’autre côté, le siRNA est différent.

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Structure du siRNA :

Le siRNA est double brin, court et long de 20 à 25 nucléotides. La source du siRNA est exogène et, sur le plan fonctionnel, il bloque la traduction des protéines.

En dehors de tout cela, l’un des caractères uniques du siRNA est la présence du surplomb du dinucléotide 3′ OH. Voir la figure,

The structure of siRNA having a guided strand, passanger strand and the dinucleotide overhang at the 3 end.

La structure de l’ARNsi comporte un brin guidé, un brin passager et un surplomb de dinucléotides aux trois extrémités.

Du point de vue structurel, il s’agit d’un ARNdb, plus court en longueur, avec un surplomb à une extrémité.

Dans le double brin, un brin est appelé brin guidé tandis que l’autre est appelé brin passager. Ils sont également appelés respectivement brin sens et brin antisens. En 1999, David Baulcombe et ses collègues ont expliqué le rôle du siRNA dans la modification post-transcriptionnelle.

Au niveau moléculaire, il est composé d’Adénine, d’Uracil, de Cytosine et de Guanine. Deux nucléotides adjacents sont reliés par la liaison phosphodiester et deux nucléotides de brins différents sont reliés par des liaisons hydrogène. Les dinucléotides des deux extrémités 3′ n’ont pas de liaisons hydrogène.

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Article connexe : Qu’est-ce que le shRNA (Short-hairpin RNA) ?


Fonction du siRNA :

La fonction principale des siRNA est de protéger la cellule des attaques des ARNm exogènes.

Fonctionnellement, le siRNA dégrade l’ARNm en croissance (exogène comme endogène) et arrête l’expression du gène. L’origine du siRNA est exogène, il provient d’infections virales.

Les cellules eucaryotes disposent d’un très bon système de défense réactif appelé interférence ARN, dont le mécanisme complet fonctionne.

Comprenons maintenant l’ensemble du mécanisme en détail,

L’interférence ARN, souvent appelée ARNi, est un processus biologique de dégradation de l’ARNm et de réduction au silence des gènes. En 1998, Fire et Mello ont dévoilé le mécanisme de l’interférence ARN. Le rôle de l’ARNsi dans l’interférence ARN a été découvert en 1999.

Une fois que le rétrovirus a infecté une cellule, il insère son ARNdb dans notre cellule. La protéine spécialisée appelée « dicer », qui contient des ions manganèse tétramériques, coupe ou clive l’ARNdb en plus petits morceaux.

Un type spécial de RNase, le dicer clive l’ARN d’une manière qui produit le surplomb de dinucléotide. Ces fragments plus petits d’ARNdb sont ensuite incorporés dans le complexe protéique comportant plusieurs sous-unités et forment le complexe de silençage induit par l’ARNi, le RISC.

Le RISC trouve la cible ARNm appropriée et la clive par une combinaison d’activité endo et exonucléase. Ces petits ARNdb ont une longueur de 22 à 25 paires de bases et sont appelés petits ARN interférents ou ARNsi. L’ARNsi possède également un groupe phosphate à son extrémité 5′.

On pense que le surplomb des dinucléotides est dû à l’activité des ions manganèse présents dans le dicer.

Le brin guidé de l’ARNsi guide le complexe protéique pour trouver la séquence d’ARNdb complémentaire présente dans une cellule, une fois qu’elle est reconnue, elle est clivée et détruite. De cette façon, le mécanisme de défense naturel d’interférence ARN protège la cellule de l’infection virale par l’intermédiaire du siRNA.

De même, il peut aussi détruire notre propre ARNm en trouvant l’ARNm complémentaire, dès lors, il modifie les propriétés du chromosome en altérant le profil épigénétique du génome.

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Applications du siRNA :

Le mécanisme actuel est activement présent chez presque tous les eucaryotes et fonctionne contre les infections virales. Aujourd’hui, les scientifiques utilisent ces connaissances pour réduire au silence les gènes et réguler leur expression à des fins thérapeutiques.

Les scientifiques synthétisent actuellement des molécules d’ARNsi artificielles spécifiques de l’ARNm d’un gène qu’ils souhaitent bloquer.

En utilisant le vecteur viral basé sur des méthodes artificielles de transfert de gènes non virales, le siRNA peut être inséré dans la cellule. Pour en savoir plus sur l’administration de gènes par vecteur viral et par vecteur non viral : Thérapie génique : Types, vecteurs [viraux et non viraux], processus, applications et limites.

Ce mécanisme détruit l’ARNm cible et régule la synthèse des protéines.

Les chercheurs tentent aujourd’hui d’utiliser la méthode d’extinction des gènes médiée par les siRNA pour supprimer les gènes cancérigènes.

La méthode de l’ARNsi est utilisée dans les méthodes d’élimination des gènes et de suppression des gènes pour supprimer l’expression des gènes.

Elle est également utilisée dans la validation des cibles, ce qui signifie que l’on peut valider le gène cible étudié.

Elle est également employée dans l’analyse des voies et l’identification des voies comme la cytokinèse, la signalisation de l’insuline et le mécanisme de défense cellulaire, etc.

En outre, elle est applicable à la redondance des gènes et aux études fonctionnelles des gènes.

La thérapie par siRNA médiée par des nanoparticules à base de carbone ou non est utilisée pour l’administration de médicaments au cerveau.

Il est intéressant de noter qu’en 2001, Elbashir et al ont utilisé la molécule synthétique siRNA pour le silençage artificiel des gènes.

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Les défis de l’ARNsi :

L’interférence ARN par siRNA est une nouvelle approche, les chercheurs ne savent pas vraiment comment l’utiliser efficacement. De nombreux problèmes sont associés à l’utilisation du siRNA en thérapeutique, certains de ces défis sont discutés ici.

La nucléase présente dans le plasma et les tissus dégrade les molécules étrangères d’oligo ARNsi, cependant, l’ARNsi via les nanoparticules a montré des résultats prometteurs, comme nous l’avons indiqué dans la section ci-dessus.

En outre, l’effet de la présente thérapie est moins nombreux et spécifique aux tissus, ce qui la limite aux sites localisés.

En raison de sa grande taille, il est très difficile de le faire passer à travers la membrane cellulaire, bien que les nanovecteurs puissent transférer efficacement le siRNA.

Le non ciblage du siRNA est l’un des principaux défis de la recherche sur les siRNA, car il dégrade également d’autres ARNm.

Il est très difficile d’utiliser le siRNA pour des applications thérapeutiques à l’heure actuelle, en raison de ces difficultés ; néanmoins, il sera applicable à l’avenir. L’utilisation de vecteurs d’expression ou de vecteurs bactériens permet de résoudre certains de ces problèmes, mais les scientifiques doivent s’occuper de nombreux autres aspects.

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En savoir plus : siRNA vs miRNA : 10 différences majeures.


Exemple de siRNA thérapeutique :


Voici donc les deux exemples de siRNA avec le brin sens et le brin antisens, l’un avec l’activité la plus élevée et l’autre avec l’activité la plus faible. Le tableau indique également la concentration de l’ARNsi.

Les données relatives à l’ARNsi sont désormais disponibles sur siRNAmod.

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Articles connexes :


Conclusion:

Les thérapies médiées par les siRNA sont l’un des outils les plus prometteurs dans le domaine biopharmaceutique. La spécificité est l’un des obstacles majeurs de ces derniers jours, bien qu’il puisse s’agir d’un outil thérapeutique pour guérir les maladies. Le cancer est la principale cible des chercheurs. Le domaine est peu exploré et c’est pourquoi les problèmes sont nombreux et les résultats moindres.

Par exemple, les interférences ARN médiées par des lentivirus donnent de bons résultats, sont plus efficaces et plus précises, mais l’utilisation de lentivirus de type rétrovirus est en effet dangereuse. Idéalement, il ne peut pas être utile dans les essais sur l’homme.

Bien que des vecteurs viraux et non viraux tels que des systèmes d’administration à base de lipides, de peptides, d’oligoéléments et de polymères soient désormais disponibles pour le siRNA, chaque méthode a ses limites.

Si vous êtes nouveau dans cet article et que vous ne comprenez pas plusieurs points, nous avons donné des liens pour étudier ce qu’est l’interférence ARN, le shRNA ou le miRNA, quelque part dans cet article. Vous pouvez cliquer dessus et les lire.

Ressources :

Dana H, Chalbatani GM, Mahmoodzadeh H, et al. Mécanismes moléculaires et fonctions biologiques des siRNA. Int J Biomed Sci. 2017;13(2):48-57.

La molécule du mois : le petit ARN interférent.

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