Morpholino - Définition

Propriété intellectuelle

Gene Tools, LLC et AVI BioPharma Inc. sont des entreprises qui revendiquent la propriété intellectuelle sur différents aspects des oligonucléotides morpholinos.

Fonction

Contrairement à de nombreux types structurels antisens tels que les phosphorothioates ou les petits ARN interférants, les morpholinos ne dégradent pas les molécules d’ARN auxquelles ils se fixent. Les morpholinos agissent par encombrement stérique, en se fixant sur leur séquence cible sur un ARN ils se mettent sur le chemin de molécules qui en leur absence interagissent avec l’ARN.

Les oligonucléotides morpholinos sont souvent utilisés pour rechercher le rôle d’un ARNm spécifique transcrit chez l’embryon. Les biologiste du développement injectent les oligonucléotides morpholinos dans les œufs ou les embryons du poisson zèbre,, du xénope, le poussin et l’oursin produisant ainsi des embryons morphant. Avec un système de transfert cytoplasmique approprié, les morpholinos sont utilisés avec efficacité en culture cellulaire

Les morpholinos sont développés en tant que produit pharmaceutique sous le nom de "NeuGene" par AVI BioPharma Inc. Ils ont été utilisés chez les mammifères allant de la souris à l’être humain et certains sont couramment expérimentés dans les tests cliniques en tant que thérapie anticancer

Expression normale ches les eucaryotes

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.

Blocage de la traduction

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 lorsque qu’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 (p. ex. figure 1 dans :).

Modification de l’épissage du préARNm

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 structure en lasso ou en interférant avec l’attachement des protéines régulatrices d’épissage telles que les « splice silencers » et les « splice enhancers ». 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. Targets of U11/U12 snRNPs can also be blocked. Splice modification can be conveniently assayed by reverse-transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) and is seen as a band shift after gel electrophoresis of RT-PCR products.

Blocage des autres sites des ARNm

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