ARN réplicase

Définition

Une ARN réplicase distingue une ARN polymérase de certains virus qui synthétisent le brin complémentaire d'un ARN. L'ARN réplicase est une polymérase catalysant l'auto-réplication de l'ARN à chaîne unique. Elles sont courantes dans les virus qui peuvent être des génomes d'ARN simple brin.

Explications

Les ARN réplicases sont également connues sous le nom d'ARN polymérases dépendantes de l'ARN ou ARN polymérase ARN-dépendante (RdRp, RDR). L'enzyme catalyse la réplication de l'ARN, contrairement à une ARN polymérase typique qui catalyse la biosynthèse d'un brin d'ARN à partir d'une matrice d'ADN.

Les ARN réplicases virales ont été découvertes au début des années 1960 de virus et d'études de la polio, quand il a été observé que ces virus ne sont pas sensibles à la actinomycine D, un médicament qui inhibe l'ARN cellulaire dirigé la synthèse de l'ADN. Ce manque de sensibilité suggère qu'il existe une enzyme spécifique du virus qui peut copier l'ARN d'une matrice d'ARN et non un modèle d'ADN.

ARN polymérase ARN-dépendante (RdRp, RDR)

L'ARN polymérase ARN-dépendante (RdRp) ou réplicase d'ARN est une enzyme qui catalyse la réplication de l'ARN (synthèse de l'ARN à partir d'un modèle d'ARN). L'utilisation de l'ARN comme modèle distingue fondamentalement la réplication de l'ARN de l'ARN polymérase dépendante de l'ADN, qui est plus courante chez les organismes vivants modernes, qui catalyse la transcription (la synthèse de l'ARN en utilisant l'ADN comme modèle).

Les ARN polymérases ARN-dépendante sont les enzymes les plus importantes codées dans le génome de tous les virus contenant de l'ARN dont le cycle de vie se déroule sans stade d'ADN. L'ARN polymérase dépendante de l'ARN catalyse la synthèse de l'ARN complémentaire à un modèle d'ARN donné. Le processus de réplication de l'ARN comporte deux étapes. Au premier stade (initiation), la synthèse de l'ARN commence à l'extrémité 3′ ou près de l'extrémité 3′ du modèle d'ARN selon un mécanisme indépendant de l'amorce (de novo) ou dépendant de l'amorce (dans ce cas, une protéine liée au génome viral (VPg; de la protéine virale anglaise genome-linked) est utilisée comme amorce). (NTP) à l'extrémité 3′-OH de la première, initiant le nucléoside triphosphate. Au cours de la phase suivante (élongation), l'ARN fille s'accumule lors du transfert séquentiel des triphosphates nucléosidiques, qui aboutit à la création d'un produit d'ARN complémentaire à la matrice mère.

Structure

Toutes les ARN polymérases dépendantes de l'ARN et de nombreuses ARN polymérases dépendantes de l'ADN (ne pas confondre les 2 !) ont une organisation tridimensionnelle qui ressemble à la main droite en forme, tandis que les domaines suivants peuvent y être distingués : paume, quatre doigts et pouce. Seul le domaine palmaire, constitué d'une feuille bêta antiparallèle à quatre brins et de deux hélices alpha, est conservateur dans toutes les enzymes.

Dans les ARN réplicases, le domaine palmaire comprend trois motifs conservés (A, B et C). Le motif A (D-x(4,5)-D) et le motif C (GDD) sont spatialement proches, et les résidus d'acide aspartique de ces motifs lient Mg²⁺ ou Mn²⁺. Le résidu d'asparagine dans le motif B est impliqué dans la distinction des ribonucléoisdtriphosphates des triphosphates désoxyribonucléosides, ce qui permet la synthèse de l'ARN plutôt que de l'ADN. L'organisation du domaine et les structures 3D du centre catalytique d'un large éventail d'ARN polymérases dépendantes de l'ARN, même celles à faible homologie globale, restent conservatrices. Le centre catalytique est formé de plusieurs motifs contenant un certain nombre de résidus d'acides aminés conservés.

De nombreuses ARN réplicases sont étroitement associées aux membranes, ce qui complique grandement leur isolement et leur étude. Les ARN polymérases dépendantes de l'ARN les plus connues sont : 3Dpol du virus de la poliomyélite, ARN polymérase dépendante de l'ARN du virus de la stomatite vésiculeuse et NS5B du virus de l'hépatite C.

De nombreux eucaryotes ont également des ARN polymérases dépendantes de l'ARN impliquées dans l'interférence ARN. Chez les eucaryotes, ces ARN polymérases amplifient les microARN, de petits ARN temporaires qui forment des ARN double brin avec de petits ARN interférents comme amorces. Fait intéressant, ces ARN réplicases peuvent être utilisées par les virus pour répliquer leur propre matériel génétique.

Les ARN polymérases dépendantes de l'ARN sont hautement conservées parmi les virus et ont une homologie significative avec la télomérase eucaryote, bien que la raison d'un tel conservatisme dans une telle variété d'organismes reste discutable. La similitude des séquences d'acides aminés de ces enzymes a conduit à des spéculations sur l'origine de la télomérase à partir de l'ARN polymérase dépendante de l'ARN des virus, mais cette hypothèse reste spéculative et n'a pas de confirmations exactes.

Classification

Les ARN réplicases peuvent être détectées dans les 4 groupes suivants de virus contenant de l'ARN (tous les virus contenant de l'ARN sans stade ADN) :

• virus contenant de l'ARN simple brin (+) ((+) ou de l'ARN double brin (ARNdb), à l'exception des rétrovirus et des Birnaviridae, notamment les familles Cystoviridae, Reoviridae, Hypoviridae, Partitiviridae, Totiviridae;
• Mononegavirales (virus dont le génome n'est pas segmenté à partir d'ARN simple brin (-), (-) ARNsb);
• virus avec un génome segmenté d'ARN simple brin (-). Ce groupe comprend les orthomyxovirus (y compris les virus de la grippe A, B et C, les thogotovirus et le virus de l'anémie du saumon), les arénavirus, les bunyavirus, les hantavirus, les nairovirus, les phlébovirus, les tenuivirus et les tospovirus.;
• famille Birnaviridae dont le génome est représenté par de l'ARN double brin (ARNdb).

Les ARN polymérases ARN-dépendante dans la première des superfamilles ci-dessus peuvent être divisées en trois sous-groupes suivants :

• virus eucaryotes à ARN simple brin (+), sans stade ADN;
• bactériophages contenant de l'ARN. On peut distinguer deux familles de bactériophages contenant de l'ARN : les Leviviridae ((+) phages de l'ARNsb) et les Cystoviridae (phages à ARNsb);
• famille Reoviridae, virus ARNsb.

Dans les flavivirus, une polyprotéine est codée dans le génome de l'ARN simple brin, qui est ensuite décomposé en une série de produits, dont l'un est NS5. La protéine recombinante NS5 du virus de la dengue de type 1 exprimée chez E. coli a une activité ARN polymérase dépendante de l'ARN. Cette ARN polymérase ARN-dépendante a plusieurs régions et motifs homologues à d'autres ARN polymérases dépendantes de l'ARN.

En rapport avec "ARN réplicase"

• ARN

  

  L'ARN est l'acide ribonucléique, un acide nucléique formé par une chaîne simple brin de ribonucléotides (nucléobases, bases azotées).

• ARN messager

  

  Un ARN messager (acide ribonucléique messager ou ARNm) est le transcrit d'un gène après le passage d'éventuelles zones non codantes.

• ARN non codant

  

  L'ARN non codant (ARNnc) est un régulateur principal du génome, contrôlant les processus cellulaires les plus fondamentaux.

• ARN polymérase

  

  Une ARN polymérase (ARNP) est une enzyme qui se lie aux promoteurs de l'ADN puis catalyse la synthèse des ARN lors de la transcription.