Cela n’avait jamais été étudié auparavant, mais il semble que l’ARN, ce biopolymère qui joue un rôle si important dans les fonctions cellulaires, soit le seul « brin de vie » qui ne possède pas de nœud.
Les avancées en biologie structurelle ont en effet démontré sans ambiguïté que les deux autres « brins de vie », à savoir l’ADN et les protéines, bien que sujets à la sélection de l’évolution, n’échappent pas à la loi statistique des polymères, qui veut que des chaines assez longues possèdent nécessairement des nœuds.
En utilisant les données expérimentales des 6000 chaines d’ARN connues, une équipe composée de chercheurs de la SISSA (Italie) et de l’IPhT a fait une étude complète de la présence de nœuds dans ces biopolymères.
Pour détecter les nœuds, ils ont utilisé les méthodes suivantes :
- on ferme l’ARN en reliant l’origine et l’extrémité de la chaine de façon « minimalement invasive ».
- on simplifie la structure en enlevant itérativement les parties de la chaine qui n’ont manifestement pas de nœud.
- on calcule les déterminants d’Alexander, et pour les nœuds plus complexes ou composites, le code de Dowker (qui permet d’identifier sans ambiguïté les nœuds jusque 16 croisements).
Le résultat est que sur les 5466 structures passées au crible, ils n’en n’ont trouvé que 3 qui soient susceptibles de posséder un nœud.
En y regardant de plus près, ils ont noté que ces 3 structures avaient été obtenues par la technique de cryo-em (cryomicroscopie électronique), et que dans ces trois cas, les auteurs des expériences avaient mis l’accent sur de fortes incertitudes dans la résolution de la structure, particulièrement dans la région où il y a des nœuds. De plus, des ARN de séquence et structure très semblables, et résolus par des méthodes plus fiables et précises (cristallographie) ne possèdent pas de nœuds. Les auteurs en ont conclu que ces nœuds étaient probablement des artefacts de la méthode de résolution, et que donc l’ARN est le seul « brin de vie » qui n’a pas de nœud.
Les raisons de cette simplicité apparente sont probablement multiples : l’évolution a peut-être sélectionné des séquences sans nœud car elles se replient plus rapidement et sans erreur, elles peuvent être traitées plus efficacement dans la machinerie cellulaire,…. Et peut-être que malgré cela, on trouvera des nœuds dans les nouveaux ARN qui seront découverts à l’avenir !
"The unknotted strands of life: knots are very rare in RNA structures", Cristian Micheletti, Marco Di Stefano, Henri Orland, arXiv:1410.1549
