Un google de l’ARN d’origine polonaise

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17 juillet 2018

L’équipe du professeur Janusz Bujnicki de l’Institut international de biologie moléculaire et cellulaire de Varsovie (IIMCB) est impliquée dans la recherche théorique et expérimentale des acides nucléiques et des protéines. Son équipe veut comprendre comment l’acide ribonucléique (ARN) interagit avec d’autres molécules notamment les relations structure-séquence-ARN (en particulier la modélisation 3D), les complexes ARN-protéine et les enzymes agissant sur l’ARN. Leurs recherches théoriques impliquent le développement de logiciels pour l’analyse de macromolécules biologiques.

Pourquoi étudier l’ARN ?

L’ARN est une molécule biologique présente chez pratiquement tous les êtres vivants, et aussi chez certains virus.

Diverses maladies génétiques, cancers et infections virales peuvent être traitées en influençant les molécules d’ARN dans une cellule. Pour cela il est primordial de connaître les composants chimiques qui sont susceptibles d’affecter l’ARN.

Les derniers projets de recherche du professeur Bujnicki se concentrent sur la modélisation et les études expérimentales de l’interaction des molécules d’ARN avec de petites molécules chimiques et des protéines. L’équipe a développé une base de données conséquente de composés chimiques (353075 au jour du 12/07/18) permettant de choisir ceux qui peuvent avoir une activité antibactérienne ou antivirale sur l’ARN.

Sur la base des connaissances acquises en recherche sur les molécules d’ARN naturellement présentes dans les cellules, les scientifiques conçoivent des briques d’ARN et les utilisent pour assembler de nouvelles molécules.

RNA bricks : le google des ARN

La base de données RNA Bricks (http://iimcb.genesilico.pl/rnabricks) stocke des informations sur les motifs récurrents d’ARN 3D et leurs interactions, trouvés dans des structures d’ARN déterminées expérimentalement et dans des complexes ARN-protéine.

Contrairement à d’autres outils similaires (RNA 3D Motif Atlas, RNA Frabase, Rloom), les motifs d’ARN sont présentés dans l’environnement moléculaire dans lequel ils ont été déterminés : ARN, protéines, ions métalliques, molécules d’eau et ligands.

Tous les résidus nucléotidiques dans les briques ARN sont annotés avec des scores de qualité structurelle décrivant les coefficients de corrélation de l’espace réel avec les données de densité électronique (si disponible), la géométrie du squelette et les éventuels conflits stériques pouvant être utilisés pour identifier les résidus mal modélisés.

La base de données est également équipée d’un algorithme de recherche et de comparaison de motifs 3D. L’algorithme compare les positions spatiales des atomes du squelette de la structure de requête fournie par l’utilisateur et des motifs d’ARN stockés, sans s’appuyer sur des informations de structure de séquence ou secondaire. En outre, l’utilitaire de recherche permet de rechercher des briques d’ARN en fonction de la similarité de séquence, et permet d’identifier des motifs avec des résidus ribonucléotidiques modifiés à des positions spécifiques.

Les recherches expérimentales

L’équipe du professeur Bujnicki mène également des recherches expérimentales.

Le professeur Bujnicki a commencé son aventure en étudiant les protéines et en prédisant leurs structures. Ses recherches sur la structure de l’ARN ont été récompensées par l’attribution en 2010 de l’European Research Council (ERC) Starting Grant – première fois qu’une telle bourse est accordée à la Pologne dans le domaine de la biologie. À la suite du projet, des méthodes de recherche ont été créées pour redéfinir la limite supérieure de la modélisation des molécules d’ARN.

Suite à des résultats concluants, l’équipe de recherche a obtenu la bourse de l’ERC « Proof of Concept » leur permettant de développer une nouvelle technologie d’outils moléculaires uniques. Le professeur a découvert qu’un certain groupe de protéines pourrait être utilisé comme ciseaux pour couper des fragments d’ARN à partir de molécules plus grosses. De telles découpes précises avec une séquence strictement définie pourraient être utilisées comme composants préfabriqués pour la construction de nouveaux matériaux pour la biotechnologie et les médicaments de la prochaine génération.

Le professeur Bujnicki est actuellement le plus jeune membre de l’Académie polonaise des sciences. Il est également l’un des sept chercheurs éminents formant le groupe de conseillers scientifiques en chef de la Commission européenne.

En savoir plus :
Sur les travaux de l’équipe du professeur Bujnicki – Bujnkicki lab : http://genesilico.pl/

La base de données « RNA Bricks » : http://genesilico.pl/rnabricks/

Sur le rôle de l’ARN et sa structure : https://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_ribonucl%C3%A9ique

Rédacteur :

Thibaud DUBRULE, Chargé de Mission Scientifique à Varsovie, thibaud.dubrule[at]diplomatie.gouv.fr

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