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Article : 

siRNA (Small Interfering RNA) : structure et fonction

"Le siRNA ou petit ARN interférent est une longue molécule d'ARNdb longue de 22 à 25 paires de bases ayant un surplomb de dinucléotide à l'extrémité 3', interfère dans la synthèse des protéines en bloquant la traduction."


 La présence d'ARN double brin dans une cellule est un signe de danger. Comme les trois principaux types d'ARN en nous sont simple brin. L'ARNdb ne se trouve pas dans nos cellules car notre matériel génétique est de l' ADN et non de l' ARN . L'ARN est le matériel génétique de certains rétrovirus ainsi, 

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

Remarque : l'ARN ribosomique contient 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 de 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 de 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, permettez-moi de vous informer sur l'ARN ;

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

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

Plus tard, différents niveaux de structure protéique se forment.

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

Le présent article explique ce qu'est l'ARNsi et à quel point il est important ! Je vais vous expliquer l'importance des siRNA dans la régulation de l'expression des gènes et ses applications thérapeutiques.

Abréviation  Nom et prénom 
ARNm  ARN messager 
miARN  microARN
shRNA  Petit ARN en épingle à cheveux 
siARN  Petit ARN interférent
ARNi  ARN interférence
pri-miARN MicroARN primaire 
pré-miARN  MicroARN précurseur 
RISC Complexe de silençage induit par l'ARN 
Depuis  Protéine d'Argonaute

Alors commençons,

Qu'est-ce que l'ARNsi ? 

Pour un profane, le siRNA est, nous pouvons le tueur d'ARNm ! le sens détruit « certains des ARNm » pour réguler l'expression des gènes.

Le plus petit morceau d'ARN double brin ayant un surplomb de dinucléotide à l'extrémité 3' qui, fonctionnellement, dégrade l'ARNm et empêche la synthèse des protéines sont des siARN.

L'ARNsi est également connu sous le nom de petit acide ribonucléique interférent ou d' ARN silencieux et est une molécule qui empêche l'expression des gènes. Cela signifie qu'il fait taire les gènes. L'ensemble du processus de silençage génique via le siRNA est appelé mécanisme d'interférence ARN ou knockdown siRNA.  

 L'ARNsi est fonctionnellement et structurellement différent des autres types d'ARN. Généralement, les autres ARN sont simple brin et constitués de la longue chaîne polynucléotidique. De l'autre côté, le siRNA est différent. 

Structure de l'ARNsi :

L'ARNsi est double brin, court et long de 20 à 25 nucléotides. La source de siRNA est exogène et fonctionnellement, elle bloque la traduction des protéines. 

En dehors de tout cela, l'un des caractères uniques de l'ARNsi est la présence du surplomb du dinucléotide 3' OH. voir la figure,

La structure de l'ARNsi ayant un brin guidé, un brin passager et le surplomb du dinucléotide à l'extrémité 3.
La structure de l'ARNsi ayant un brin guidé, un brin passager et le surplomb dinucléotidique aux 3 extrémités.

Structurellement, il s'agit d'un ARNdb et de longueur plus courte avec un surplomb à une extrémité.

Du double brin, un brin est connu comme un brin guidé tandis que l'autre est connu comme un brin passager . Il est également appelé brin sens et brin antisens, respectivement. En 1999, David Baulcombe et ses collègues ont expliqué le rôle de l'ARNsi 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 aux deux extrémités 3' n'ont pas de liaisons hydrogène.

Article connexe :  Qu'est-ce que le shRNA (ARN en épingle à cheveux court) ?  

Fonction de l'ARNsi : 

La fonction principale de l'ARNsi est de protéger la cellule des attaques d'ARNm exogène.

Fonctionnellement, l'ARNsi dégrade l'ARNm en croissance (exogène aussi bien qu'endogène) et arrête l'expression des gènes. L'origine du siRNA est exogène, il provient d'infections virales. 

Les cellules eucaryotes ont un très bon système de défense réactif appelé ARN interférence utilisant tout le mécanisme.  

Maintenant, comprenons tout le mécanisme en détail, 

L'interférence ARN, souvent désignée par ARNi, est un processus biologique de dégradation de l'ARNm et de silençage génique ultérieur. En 1998, Fire et Mello dévoilent le mécanisme de l'interférence ARN. Le rôle des siRNA dans l'interférence ARN a été découvert en 1999. 

Une fois que le rétrovirus infecte une cellule, il insère son ARNdb dans notre cellule. La protéine spécialisée appelée « dicer » contenant des ions de manganèse tétramères coupe ou clive l'ARNdb en morceaux plus petits. 

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

Le RISC trouve la cible d'ARNm appropriée et la clive par une combinaison d'activité endo et exonucléase. Ces ARNdb plus petits ont une longueur d'environ 22 à 25 paires de bases et sont appelés petits ARN ou ARNsi interférents. L'ARNsi a également le groupe phosphate à l'extrémité 5' de celui-ci. 

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

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

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

Applications des siARN : 

Le présent mécanisme est activement présent chez presque tous les eucaryotes et agit contre les infections virales. De nos jours, les scientifiques utilisent ces connaissances pour le silençage génique et la régulation de l'expression génique à des fins thérapeutiques.

Les scientifiques synthétisent maintenant les molécules artificielles d'ARNsi spécifiques à l'ARNm d'un gène qu'ils souhaitent bloquer. 

En utilisant le vecteur viral basé sur des méthodes artificielles de transfert de gènes basées sur un vecteur non viral, l'ARNsi peut être inséré dans la cellule. En savoir plus sur l'administration de gènes à base de vecteurs viraux et non viraux : Thérapie génique : types, vecteurs [viraux et non viraux], processus, applications et limitations.

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

Les chercheurs essaient maintenant d'utiliser la méthode de silençage génique médiée par les siARN pour supprimer les gènes cancérigènes. 

La méthode médiée par l'ARNsi est utilisée dans les méthodes de knock-out de gène et de knockdown de gène pour supprimer l'expression génique.

Il est également utilisé dans la validation de la cible, ce qui signifie que l'on peut valider le gène cible étudié. 

Il est également utilisé dans l'analyse et l'identification de voies telles que la cytokinèse, la signalisation de l'insuline et le mécanisme de défense cellulaire, etc.

En outre, il est applicable dans les études de redondance génétique et fonctionnelle des gènes. 

La thérapie par siARN à base de carbone et non carbonée à médiation par des nanoparticules est utilisée dans l'  administration de médicaments au cerveau.

[epcl_box type="notice"] Fait intéressant, en 2001, Elbashir et al ont utilisé la molécule de siRNA synthétique pour le silençage génique artificiel. [/epcl_box]

Défis dans le siRNA : 

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

La nucléase présente dans le plasma et le tissu dégrade les molécules oligo d'ARNsi étrangères, cependant, l'ARNsi via des 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 moindre et spécifique au tissu, ainsi il est limité aux sites localisés. 

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

Le ciblage hors du siRNA est l'un des principaux défis de la recherche sur le siRNA, car il dégrade également d'autres ARNm. 

Il est très difficile d'utiliser le siRNA pour des applications thérapeutiques maintenant, en raison de ces défis ; néanmoins, il sera applicable à l'avenir. En utilisant les vecteurs d'expression ou les vecteurs bactériens, certains problèmes peuvent être résolus, mais les scientifiques doivent s'occuper de nombreux autres problèmes. 

Lire la suite :  siARN vs miARN : 10 différences majeures.

Exemple de siRNA thérapeutique :

SM2181 AUCUGAAGAAGGAGAAAAATT UCCUUUCUUUCUUUCGAAUTT 2% d'inhibition de l'ARNm 0,3 nM
SM2172 AUCUGAAGAAGGAGAAAAATT UUUUUCUCCUUCUUCAGAUTT 88 % d'inhibition de l'ARNm cible 0,3 nM

Maintenant, ce sont les deux exemples de l'ARNsi 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. En outre, le tableau montre la concentration de siRNA. 

Les données pour le siRNA sont désormais disponibles sur siRNAmod .

Articles Liés:

  1. Histoire de l'ADN : La structure et la fonction de l'ADN
  2. ARN : structure et fonction

Emballer:  

Les thérapies médiées par les siARN sont l'un des outils les plus prometteurs pour les domaines biopharmaceutiques. La spécificité est l'un des obstacles majeurs de ces derniers jours, bien qu'elle puisse être un outil thérapeutique pour guérir la maladie. Le cancer est la cible principale des chercheurs. La zone est peu explorée et c'est pourquoi les problèmes sont nombreux et les résultats sont moindres. 

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

Bien que des vecteurs viraux et non viraux tels que des systèmes de délivrance à base de lipides, de peptides, d'oligos et de polymères soient désormais disponibles pour l'ARNsi, 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, shRNA ou miARN, quelque part dans cet article. Vous pouvez cliquer dessus et le lire.

Ressources:

  1. Dana H, Chalbatani GM, Mahmoodzadeh H, et al. Mécanismes moléculaires et fonctions biologiques des siARN. Int J Biomed Sci . 2017;13(2):48-57.
  2. La molécule du mois ; Petit ARN interférent.
 
 

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