Morpholino
1253026
28858393
2008-04-21T15:26:45Z
193.54.255.206
/* Modification de l’épissage du préARNm */
[[Image:MorpholinoHeteroduplex.png|thumb|right|280px|Segment of a Morpholino-RNA heteroduplex, 8-mer shown]]
En [[biologie moléculaire]], un '''morpholino''' est un type de [[molécule]] utilisé pour modifier l'[[expression génétique]]. La technologie des [[oligonucléotide]]s morpholinos est une technologie [[antisens]] utilisée pour bloquer l'accès d'autres molécules aux séquences spécifiques de certaines molécules d'[[acide nucléique]]. Ils peuvent bloquer l'accès des autres molécules à de petites régions (environ 25 bases) de la surface d'appariement des bases des [[Acide ribonucléique|acides ribonucléiques]] (ARN). Les morpholinos sont parfois référencés par l'appellation PMO, un acronyme anglophone signifiant "phosphorodiamidate morpholino oligo". Le mot "morpholino" peut apparaître dans d'autres noms chimiques. Il se rapporte à des produits chimiques contenant un cycle à six sous-unités morpholine; cet article discute seulement des oligonucléotides antisenses morpholinos.
En recherche biologique, les morpholinos sont habituellement utilisés en tant qu'outils pour la [[génétique inverse]] par [[activation génétique|inactivation]] de la fonction d'un gène. Ceci est accompli en empêchant les cellules de synthétiser une [[protéine]] <ref name="RNaseH">{{cite journal | last = Summerton | first = J | year = 1999 | title = Morpholino Antisense Oligomers: The Case for an RNase-H Independent Structural Type. | journal = Biochimica et Biophysica Acta | volume = 1489 | pages = 141-58 | url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=10807004 | format = [[Pubmed]] }}</ref> ciblée ou en modifiant l'épissage d'un [[pré-ARNm]] <ref name="Draper">{{cite journal | last = Draper | first = BW |coauthors = Morcos, PA, Kimmel, CB | year = 2001| title = Inhibition of zebrafish fgf8 pre-mRNA splicing with morpholino oligos: A quantifiable method for gene knockdown. |journal = Genesis | volume = 30 | issue = 3 | pages = 154-6 | url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=11477696|format = [[Pubmed]] }}</ref>. L’inactivation de l’expression des gènes est une méthode puissante pour étudier la fonction d’une protéine particulière. Dans le même ordre d’idée, induire l’épissage d’un exon spécifique peut aider à déterminer la fonction de la partie de la protéine codée par cet exon. Ces molécules ont été appliquées à l’étude de plusieurs organismes modèles, incluant la [[souris]], le [[poisson-zèbre]] et le [[xénope]] <ref>{{cite journal |author=Heasman J |title=Morpholino oligos: making sense of antisense? |journal=Dev. Biol. |volume=243 |issue=2 |pages=209-14 |year=2002 |pmid=11884031}}</ref>.
Les morpholinos sont également développés en tant que thérapeutique [[pharmacologie|pharmaceutique]] dirigée contre les organismes [[pathogènes]] tels que les [[bactéries]] <ref>{{Cite journal |author=Geller BL |title=Antibacterial antisense |journal=Curr. Opin. Mol. Ther. |volume=7 |issue=2 |pages=109-13 |year=2005 |pmid=15844617}}</ref> ou les [[virus]] <ref name="Deas">{{cite journal | last = Deas | first = TS |coauthors = Bennett CJ, Jones SA, Tilgner M, Ren P, Behr MJ, Stein DA, Iversen PL, Kramer LD, Bernard KA, Shi PY | year = 2007| title = In vitro resistance selection and in vivo efficacy of morpholino oligomers against West Nile virus. |journal = Antimicrob Agents Chemother. | pages = Epub ahead of print | url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=17485503|format = [[Pubmed]] }}</ref> et pour l’amélioration des [[maladie génétique|maladies génétiques]] <ref name="McClorey">{{cite journal | last = McClorey | first = G |coauthors = Fall AM, Moulton HM, Iversen PL, Rasko JE, Ryan M, Fletcher S, Wilton SD | year = 2006| title = Induced dystrophin exon skipping in human muscle explants. |journal = Neuromuscul Disord.| volume=16 |issue=9-10 |pages=583-90 | url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=16919955|format = [[Pubmed]] }}</ref>. Ces oligonucléotides synthétiques ont été conçus par le Dr James E. Summerton ([[Gene Tools]], LLC) et développés en collaboration du Dr Dwight D. Weller ([[AVI BioPharma Inc.]]).
==Structure==
Les morpholinos sont des [[molécule]]s [[synthèse chimique|synthétiques]] qui résultent d’un réarrangement de la structure naturelle des acides nucléiques <ref name="SummertonWeller">{{cite journal | last = Summerton | first = J | coauthors = Weller D | year = 1997 | title = Morpholino Antisense Oligomers: Design, Preparation and Properties. | journal = Antisense & Nucleic Acid Drug Development | volume = 7* | pages = 187-95 | url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=9212909 | format = [[Pubmed]] }}</ref>. Habituellement d’une longueur de 25 bases, ils se fixent aux séquences complémentaires des ARN par [[appariement]] de bases. Du point de vue de la structure, bien que les morpholinos possèdent des bases azotées classiques, ils diffèrent de l’[[Acide désoxyribonucléique|ADN]] par le fait que ces bases azotées sont fixées sur des cycles [[morpholine]]s au lieu de [[désoxyribose]]. Ces cycles morpholines sont liées entre-eux par des groupements phosphorodiamidates au lieu de groupements [[phosphate]]s <ref name="SummertonWeller" />. Il est plus facile de visualiser ceci en se référant à la figure 1 et en comparant les structures d’un brin d’ARN et d’un brin morpholino. Le remplacement des groupements phosphates [[ion|anioniques]] par des groupements phosphorodiamidate non chargés élimine l’ionisation dans la gamme habituelle de pH physiologique, de sorte que les morpholinos dans les organismes ou les cellules sont des molécules non chargées. . Le squelette entier d’un morpholino est formé de ces sous-unités modifiées. Les morpholinos sont plus habituellement utilisés sous forme d’oligonucléotides monocaténaires, de sorte que les [[hétéroduplexe]]s formés à partir d’un brin morpholino et un [[ADN complémentaire]] peut être utilisé en combination avec la livraison de réactifs [[cytosol]]ique [[cation]]ique <ref name="Morcos">{{cite journal | last = Morcos | first = PA | year = 2001 | title = Achieving efficient delivery of morpholino oligos in cultured cells. | journal = Genesis | volume = 30 | issue = 3 | pages = 94-102 | url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=11477682|format = [[Pubmed]] }}</ref>.
==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<ref name="RNaseH" />.
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]],<ref>{{cite journal | last = Nasevicius | first = A | coauthors = Ekker SC | year = 2000 | title = Effective targeted gene 'knockdown' in zebrafish. | journal = Nature Genetics | volume = 26 | issue = 2 | pages = 216 - 20 | url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=11017081 | format = [[Pubmed]] }}</ref>, du [[xénope]]<ref>{{cite journal | last = Heasman | first = J | coauthors = Kofron M, Wylie C | year = 2000 | title = Beta-catenin signaling activity dissected in the early Xenopus embryo: a novel antisense approach. | journal = Developmental Biology | volume = 222 | pages = 124-34 | url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=10885751 | format = [[Pubmed]] }}</ref>, le [[poussin]]<ref>{{cite journal | last = Kos | first = R | coauthors = Reedy MV, Johnson RL, Erickson CA | year = 2001 | title = The winged-helix transcription factor FoxD3 is important for establishing the neural crest lineage and repressing melanogenesis in avian embryos. | journal = Development | volume = 128 | issue = 8 | pages = 1467-79 | url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=11262245 | format = [[Pubmed]] }}</ref> et l’[[oursin]]<ref>{{cite journal | last = Howard | first = EW | coauthors = Newman LA, Oleksyn DW, Angerer RC, Angerer LM | year = 2001 | title = SpKrl: a direct target of (beta)-catenin regulation required for endoderm differentiation in sea urchin embryos. | journal = Development | volume = 128 | issue = 3 | pages = 365-75 | url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=11152635|format = [[Pubmed]] }}</ref> produisant ainsi des embryons [[morphant]]. Avec un système de transfert cytoplasmique approprié, les morpholinos sont utilisés avec efficacité en [[culture cellulaire]]<ref name="Morcos" />
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]]<ref>{{cite journal | last = Coonrod | first = SA | coauthors = Bolling LC, Wright PW, Visconti PE, Herr JC | year = 2001 | title = A morpholino phenocopy of the mouse MOS mutation. | journal = Genesis | volume = 30 | issue = 3 | pages = 198-200 | url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=11477708|format = [[Pubmed]] }}</ref> à l’[[être humain]] et certains sont couramment expérimentés dans les [[test clinique|tests cliniques]] en tant que thérapie anticancer<ref>{{cite journal |author=Devi GR, Beer TM, Corless CL, Arora V, Weller DL, Iversen PL |title=In vivo bioavailability and pharmacokinetics of a c-MYC antisense phosphorodiamidate morpholino oligomer, AVI-4126, in solid tumors |url=http://clincancerres.aacrjournals.org/cgi/content/full/11/10/3930 |journal=Clin. Cancer Res. |volume=11 |issue=10 |pages=3930-8 |year=2005 |pmid=15897595}}</ref>
===Expression normale ches les eucaryotes===
[[Image:Gene Expression.gif|thumb|right|280px|Expression des gènes eucaryotes sans intervention d’un morpholino]]
Chez les organismes [[eucaryote]]s, le [[pré-ARNm]] est [[Transcription (biologie)|transcrit]] dans le noyau, les introns sont [[épissage|épissés]], puis l’ARNm mature est exporté du [[Noyau cellulaire|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 eucaryotes|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|codon d’initiation]], à ce moment la grande sous-unité du ribosome se fixe à la petite sous-unité. La [[Traduction (biologie)|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===
[[Image:Blocking Translation.gif|thumb|right|280px|Traduction bloquée par un oligonucléotide morpholino]]
Liés à une [[5' UTR|région non traduite en 5']] d’un ARN messager (ARNm), les morpholinos peuvent interférer avec la progression du complexe d’initiation [[ribosome|ribosomique]] à partir de la [[coiffe]] en 5’ jusqu’au codon d’initiation. Cette [[inactivation]] de l’[[expression génétique]] empêche la [[Traduction (biologie)|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 [[Western blot|électrotransfert]] (p. ex. figure 1 dans :<ref>{{cite journal | last = Stancheva | first = I | coauthors = Collins AL, Van den Veyver IB, Zoghbi H, Meehan RR | year = 2003 | title = A mutant form of MeCP2 protein associated with human Rett syndrome cannot be displaced from methylated DNA by notch in Xenopus embryos. | journal = Mol Cell | volume = 12 | issue = 2 | pages = 425-35 | url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=14536082|format = [[Pubmed]] }}</ref>).
===Modification de l’épissage du préARNm===
[[Image:Blocking Splicing.gif|thumb|right|280px|Splicing blocked by a Morpholino oligo]]
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 [[nucléophile]]s, 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 »<ref>{{cite journal | last = Bruno | first = IG | coauthors = Jin W, Cote GJ | year = 2004 | title = Correction of aberrant FGFR1 alternative RNA splicing through targeting of intronic regulatory elements. | journal = Hum Mol Genet | volume = 3 | issue = 20 | pages = 2409-20 | url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=15333583 | format = [[Pubmed]] }}</ref> et les « [[Exon splicing enhancer|splice enhancers]] »<ref>{{cite journal | last = Vetrini | first = F | coauthors = Tammaro R, Bondanza S, Surace EM, Auricchio A, De Luca M, Ballabio A, Marigo V | year = 2006 | title = Aberrant splicing in the ocular albinism type 1 gene (OA1/GPR143) is corrected ''in vitro'' by morpholino antisense oligonucleotides. | journal = Hum Mutat | volume = 27 | issue = 5 | pages = 420-6 | url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=16550551 | format = [[Pubmed]] }}</ref>. 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’[[exon]]s 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<ref>{{cite journal | last = Morcos | first = PA | year = 2007 | title = Achieving targeted and quantifiable alteration of mRNA splicing with Morpholino oligos. | journal = Biochem Biophys Res Commun | url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=pubmed&cmd=Retrieve&dopt=AbstractPlus&list_uids=17493584 | format = [[Pubmed]] }}</ref>. 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 [[Électrophorèse sur gel|gel electrophoresis]] of RT-PCR products.<ref name="Draper" />
===Blocage des autres sites des ARNm===
Les morpholinos ont été utilisés pour bloquer l’activité des [[miRNA|micro ARN]]<ref>{{cite journal | last = Kloosterman | first = WP | coauthors = Wienholds E, Ketting RF, Plasterk RH | year = 2004 | title = Substrate requirements for let-7 function in the developing zebrafish embryo. | journal = Nucleic Acids Res | volume = 32 | issue = 21 | pages = 6284-91 | url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=15585662 | format = [[Pubmed]] }}</ref>{{,}}<ref>{{cite journal | last = Flynt | first = AS | coauthors = Li N, Thatcher EJ, Solnica-Krezel L, Patton JG | year = 2007 | title = Zebrafish miR-214 modulates Hedgehog signaling to specify muscle cell fate. | journal = Nature Genetics | volume = 39 | pages = 259-263 | format = [[Pubmed]] }}</ref> et pour bloquer l’activité des [[ribozyme| ribozymes]] <ref>{{cite journal | last = Yen | first = L | coauthors = Svendsen J, Lee JS, Gray JT, Magnier M, Baba T, D'Amato RJ, Mulligan RC | year = 2004 | title = Exogenous control of mammalian gene expression through modulation of RNA self-cleavage. | journal = Nature | volume = 431 | issue = 7007 | pages = 471-6 | url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=15386015 | format = [[Pubmed]] }}</ref>. Les fonctions des snRNP U2 et U12 ont été inhibée par les morpholinos<ref>{{cite journal | last = Matter | first = N | coauthors = Konig H | year = 2005 | title = Targeted 'knockdown' of spliceosome function in mammalian cells. | journal = Nucleic Acids Res | volume = 33 | issue = 4 | pages = e41 | url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=15731334 | format = [[Pubmed]] }}</ref>. Les morpholinos ciblant les [[Séquence glissante|séquences glissantes]] des ARNm dans les régions codantes peuvent induire un décalage des [[Cadre ouvert de lecture|cadres de lecture]].<ref>{{cite journal | last = Howard | first = MT | coauthors = Gesteland RF, Atkins JF* | year = 2004 | title = Efficient stimulation of site-specific ribosome frameshifting by antisense oligonucleotides. | journal = RNA | volume = 10 | issue = 10 | pages = 1653-61 | url = http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=pubmed&dopt=Abstract&list_uids=15383681|format = [[Pubmed]] }}</ref> 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.
== Propriété intellectuelle ==
Gene Tools, LLC et AVI BioPharma Inc. sont des entreprises qui revendiquent la propriété intellectuelle sur différents aspects des oligonucléotides morpholinos.
== Notes et références ==
<references />
{{Portail biologie}}
{{lien BA|en}}
[[Catégorie:biologie moléculaire]]
[[Catégorie:génétique]]
[[de:Morpholino]]
[[en:Morpholino]]
[[nl:Morfolino]]
[[zh:嗎啉基]]