Morpholino

Expression des gènes eucaryotes sans intervention d’un morpholino

Chez les organismes eucaryotes, le pré-ARNm est transcrit dans le noyau, les introns sont épissés, puis l’ARNm mature est exporté du noyau vers le cytoplasme. Les petites sous-unités du ribosome commencent généralement par s’attacher à l’une des extrémités de l’ARNm et y sont rejointes par divers facteurs d’initiation, formant ainsi le complexe d’initiation. Le complexe d’initiation parcourt le brin d’ARNm jusqu’à ce qu’il rencontre le codon d’initiation, à ce moment la grande sous-unité du ribosome se fixe à la petite sous-unité. La traduction de la protéine débute. Ce processus entier est désigné sous l'appellation d'expression génétique. Il s’agit du processus par lequel l’information d’un gène, codé par la succession des bases azotées dans l’ADN, est converti en une structure protéique. Un morpholino peut modifier l’épissage ou bloquer la traduction selon la séquence en bases du morpholino.

Traduction bloquée par un oligonucléotide morpholino

Liés à une région non traduite en 5' d’un ARN messager (ARNm), les morpholinos peuvent interférer avec la progression du complexe d’initiation ribosomique à partir de la coiffe en 5’ jusqu’au codon d’initiation. Cette inactivation de l’expression génétique empêche la traduction de la région codante du transcrit ciblée. Ceci est utile d’un point de vue expérimental lorsqu’un chercheur souhaite connaître la fonction d’une protéine particulière. Les morpholinos fournissent un moyen commode pour inactiver l’expression de la protéine ciblée et étudier comment l’inactivation change la cellule ou l’organisme. Certains morpholinos inactivent l’expression si efficacement qu’après la dégradation des protéines préexistantes, les protéines ciblées deviennent indétectables par électrotransfert[17].

Épissage bloqué par un oligomorpholino

Les morpholinos peuvent interférer avec les étapes de maturation du pré-ARNm, soit en empêchant l’accouplement du complexe des petites ribonucléoprotéines nucléaires (snRNP) avec leurs cibles au bord des introns sur le brin du pré-ARNm, soit en bloquant les adénines nucléophiles, prévenant de la sorte la formation d’épissage des structures en lasso ou en interférant avec l’attachement des protéines régulatrices d’épissage telles que les « splice silencers[18] » et les « splice enhancers[19] ». Empêcher l’attachement des snRNP U1 (sur le site donneur) ou U2/U5 (à moitié sur la polypyrimidine et à moitié sur le site accepteur) peut causer des modifications d’épissage, communément l’exclusion d’exons de la maturation de l’ARNm. Cibler certaines cibles d’épissage conduit à l’exclusion de l’intron, tandis que l’activation de sites d’épissage cachés peut conduire à des inclusions ou exclusions partielles[20]. Les cibles des complexes U11/U12 snRNPs peuvent également être bloquées. La modification d'épissage peut être validée par amplification en chaîne par la polymérase après transcription inverse (RT-PCR) et se manifeste, dans un gel d'électrophorèse, par le déplacement de la bande du produit de la RT-PCR [2].

Les morpholinos ont été utilisés pour bloquer l’activité des micro ARN[21] - [22] et pour bloquer l’activité des ribozymes[23]. Les fonctions des snRNP U2 et U12 ont été inhibées par les morpholinos[24]. Les morpholinos ciblant les séquences glissantes des ARNm dans les régions codantes peuvent induire un décalage des cadres de lecture[25]. Les activités des morpholinos contre cette variété de cibles suggèrent que les morpholinos peuvent être utilisés comme outils d’usage universel pour bloquer les interactions des protéines ou des acides nucléiques avec les ARNm.