Les scientifiques ont découvert que de minuscules segments d'ARN considéraient comme des indexes ont plutôt un rôle fonctionnel dans la suppression de la production de certains ARN messager et semblent aider les cellules à répondre au stress oxydatif.
Les segments en question sont des introns, des séquences courtes d'un sous-ensemble d'ARN de transfert, les molécules d'ARN qui aident à guider l'assemblage des chaînes d'acides aminés pendant la construction des protéines. Ces introns ont historiquement été considérés comme inutiles aux cellules car ils doivent être coupés avant que l'ARNt puisse faire son travail.
Dans une nouvelle étude, les chercheurs de l'Ohio State University ont montré que certains introns s'attachent à des sections clés de molécules qui traduisent les informations génétiques en protéines, ce qui les a fait se dégrader – ce qui annule la production de la protéine. Dans les expériences exposant les cellules au stress oxydatif, un type d'intron est resté très stable dans ces conditions plutôt que la désintégration, laissant entendre que certains introns pourraient faire partie de la boîte à outils de survie évolutive des cellules.
Des observations inattendues au fil des ans ont conduit les scientifiques à étudier un rôle fonctionnel pour ce qu'ils appellent les «fitRNA», abrégées pour les introns libres d'ARNt: relations de séquençage improbables avec d'autres molécules d'ARN, méthodes variées utilisées par les cellules pour les éliminer et la surexpression de certaines, Mais pas tous, les introns dans des conditions stressantes.
Personne ne prévoyait une fonction pour les introns. Mais cela n'avait tout simplement pas de sens pour moi qu'ils n'auraient aucune fonction et pourtant la cellule pensait qu'il devrait y avoir six façons différentes de les détruire.
Pourquoi la cellule voudrait-elle les traiter préférentiellement s'ils n'étaient que des ordures? Nous étions sur cette idée qu'il devait y avoir une fonction. Et au cours des cinq dernières années, notre équipe a conçu des expériences vraiment intelligentes pour le prouver. «
Anita Hopper, auteur principal, professeur Molecular Genetics at Ohio State
La recherche est publiée aujourd'hui (11 février 2025) Cellule moléculaire.
Le transfert de l'ARN (ARNt) fonctionne avec l'ARN messager (ARNm) pour construire des protéines par complémentarité, ce qui signifie qu'une séquence d'ARNt se marie avec sa séquence complémentaire sur la molécule d'ARNm pour s'assurer que l'acide aminé correct est ajouté à la chaîne en tant que protéine est être construit.
En utilisant la levure comme modèle d'étude, l'équipe de Hopper a vu il y a plusieurs années que certaines séquences intron-off étaient complémentaires des séquences d'ARNm, la signalisation des introns pourrait avoir de l'importance pour traduire le code génétique. Il y a 10 familles d'ARNt qui contiennent des introns, et chaque famille d'intron est détruite de manière distincte. Cette étude s'est concentrée sur deux de ces familles.
Les chercheurs ont constaté qu'une fois libérée de l'ARNt, ces introns flottants avec des séquences complémentaires se lient à des ARNm spécifiques, ce qui fait que les ARNm se désagrègent afin que la production de protéines ne puisse pas se produire. Les expériences ont confirmé une relation inverse claire: la suppression ou l'induction de la surexpression des FITRNA a conduit respectivement à des augmentations ou des diminutions correspondantes de l'ARNm cible.
La fonction FITRNA semble similaire à celle des microARN, de petits segments d'ARN (également considérés comme des déchets) qui inhibent les fonctions de création de protéines des gènes – mais il y a une différence significative, a déclaré le premier auteur Regina Nostramo, un chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Hopper.
Les microARN interagissent avec les protéines de la famille Argonaute pour dégrader l'ARN messager, « mais parce qu'il n'y a pas de protéines argonautes dans cette espèce de levure, quelque chose d'autre se passe et que l'ARN messager est toujours dégradé. C'est donc un mécanisme similaire, mais les détails de ce qui est Les se produire sont différents « , a déclaré Nostramo.
Il y a une autre distinction, a noté Hopper: les microARN s'attachent constamment à la même zone de « graine » non codante de leurs ARN de messagerie cible, mais les introns libérés se lient à une section d'ARNm qui contient des instructions de construction de protéines.
« Ce n'est donc pas seulement un petit ARN sans codage nouvellement découvert, mais il fonctionne de manière nouvelle », a-t-elle déclaré.
Le pouvoir d'inhiber la production de protéines suggère que les introns donnent un avantage aux cellules, ont déclaré les chercheurs. Le co-auteur Paolo Sinopoli, un étudiant en génétique moléculaire de troisième année dans le laboratoire de Hopper, a identifié au moins 33 ARNm ciblés par une famille d'intron sélectionnée pour se concentrer dans cette étude. Bien qu'ils n'appartiennent pas à une seule catégorie, les protéines affectées ont tendance à se rapporter à la division cellulaire et à la reproduction.
« La question que nous avons eu est: » Pourquoi l'intron existe-t-il pour commencer? « », A déclaré Sinopoli. « Nous voyons de l'ARNt qu'ils existent chez l'homme, chez la souris, dans les mouches, dans la levure. Ils sont donc présents dans tous ces organismes bien qu'ils semblent être inefficaces – mais des choses inefficaces en biologie ont tendance à ne pas rester. »
L'abondance et la stabilité d'un FitRNA dans les cellules souffrant de stress oxydatif donnent un indice sur leur importance que l'équipe continuera à poursuivre en exposant les cellules au stress thermique, à la famine et à d'autres circonstances difficiles.
« Peut-être que les cellules utilisent ces petites introns comme régulateurs négatifs de l'expression des gènes – parce qu'ils ne sont pas détruits dans certaines conditions », a déclaré Hopper. « Peut-être qu'ils ont un rôle très mineur dans des conditions saines pour les cellules, mais sous le stress, lorsque certains d'entre eux se stabilisent, alors c'est peut-être un rôle vraiment important. »
Ce travail a été soutenu par les National Institutes of Health, la Pelotonia de premier cycle et les bourses de recherche de premier cycle de l'Ohio State.
Des co-auteurs supplémentaires, tous de l'Ohio State, étaient Alicia Bao (maintenant à l'Université Thomas Jefferson), Sara Metcalf et Lauren Peltier (maintenant à l'Université de Toledo).
