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.
Sabine PILLE
Joël CHOPINEAU
Alain FRIBOULET
Daniel THOMAS
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Autres références
« RIBOZYMES » est également traité dans :
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ALTMAN SYDNEY (1939- )
Écrit par :
Georges BRAM
… et en transmettant l'information nécessaire à la formation des protéines, mais également en *catalysant certaines réactions biologiques, c'est-à-dire en jouant un rôle que l'on considérait jusque-là comme spécifiquement dévolu aux enzymes. Altman a étudié la ribonucléase-P, une enzyme qui catalyse la dépolymérisation, ou découplage, de l'…
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ARN (acide ribonucléique) ou RNA (ribonucleic acid)
Écrit par :
Marie-Christine MAUREL
Dans le chapitre "Un monde ARN originel ?"
: …
à toute synthèse d'ADN, ce qui suggère l'antériorité de l'ARN au cours de l'évolution.* Enfin, l'existence d'ARN catalyseurs, les ribozymes, est un argument décisif en faveur du « monde ARN ». Ainsi, l'ARN peut être à la fois génotype et phénotype, porter une information génétique et exprimer cette information sous forme de propriétés catalytiques…
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CECH THOMAS ROBERT (1947- )
Écrit par :
Georges BRAM
… effectuées depuis 1977, il met en évidence en 1982 la propriété de l'acide ribonucléique (ARN) de *catalyser une réaction biochimique, rôle que l'on attribuait auparavant spécifiquement aux enzymes. Thomas Robert Cech et Sydney Altman sont donc arrivés, en même temps mais indépendamment, à une conclusion identique, en partant de systèmes…
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ORIGINE DE LA VIE
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André BRACK
Dans le chapitre "Les acides nucléiques"
: …
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). La grande majorité des travaux de reconstitution en laboratoire d'acides nucléiques prébiotiques fut donc consacrée aux ARN, car ils sont considérés comme…
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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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