Les amorces d’acide ribonucléique (ARN) jouent un rôle essentiel dans la réplication de l’acide désoxyribonucléique (ADN), la copie des molécules d’ADN qui se produit dans tous les organismes vivants. La réplication permet à un organisme de transmettre des informations génétiques, contenues dans une copie de son ADN, à sa progéniture. Les amorces d’ARN aident à initier la réplication au niveau moléculaire. Ils agissent en conjonction avec plusieurs enzymes, ou protéines, qui catalysent les réactions impliquées dans ce processus.
L’ARN, comme l’ADN, est une molécule constituée de sous-unités appelées nucléotides. Chaque nucléotide d’une chaîne d’ARN ou d’ADN contient un composé chimique appelé nucléobase. Les bases nucléiques de l’ADN sont l’adénine, la thymine, la guanine et la cytosine. Dans l’ARN, le composé uracile est utilisé à la place de la thymine, mais les autres nucléobases sont les mêmes que dans l’ADN.
Chaque nucléobase dans un brin d’ARN ou d’ADN se lie chimiquement à une nucléobase complémentaire sur un autre brin d’ADN ou d’ARN pour former une paire de bases, créant une double hélice. L’adénine s’apparie avec la thymine ou l’uracile, tandis que la guanine s’apparie avec la cytosine. Le motif des unités répétitives crée une séquence dans laquelle l’information génétique peut être stockée.
Au cours de la réplication, l’enzyme hélicase sépare les liaisons entre les nucléotides et sépare la molécule d’ADN en ses deux brins constitutifs. Une autre enzyme, l’ADN polymérase, attache des nucléotides complémentaires à chaque brin simple. Ce processus crée un duplicata de la molécule d’ADN d’origine en utilisant chacun des deux brins complémentaires comme matrice.
L’ADN polymérase peut ajouter des nucléotides à un brin en développement, mais elle ne peut pas créer un nouveau brin à partir de zéro. C’est là qu’interviennent les amorces d’ARN. Les amorces d’ARN sont des brins courts d’environ 10 ou 11 nucléotides chacun et sont formés par l’enzyme primase. La primase se lie à l’hélicase pour former une structure connue sous le nom de primosome. Le primosome attache des nucléotides complémentaires à la molécule d’ADN simple brin, créant une amorce d’ARN, et l’action des amorces d’ARN le long de la chaîne déclenche l’ADN polymérase.
L’arrangement des atomes dans les molécules de nucléotides fait que les brins d’ADN et d’ARN ont une directionnalité – chaque brin a une orientation spécifique. Les extrémités des brins sont nommées en fonction de la zone de la molécule de nucléotide avec laquelle elles se terminent. L’extrémité cinq premiers (5′) d’un brin se termine par le cinquième atome de carbone dans la structure du cycle carboné de la molécule. Les brins complémentaires sont orientés l’un en face de l’autre, de sorte que l’autre brin aurait une extrémité à trois premiers (3′) à cet endroit, se terminant par son troisième atome de carbone. Pour visualiser cela, si un brin d’une double hélice s’étend de 5′ à 3′ de gauche à droite, le brin opposé doit s’étendre de 3′ à 5′ de gauche à droite.
L’ADN polymérase ne peut ajouter des nucléotides qu’à l’extrémité 3′, travaillant vers l’extrémité 5′. Une seule amorce d’ARN est nécessaire pour démarrer ce processus à partir du brin principal, qui se termine en 3′. La réplication du brin retardé opposé est plus compliquée. L’ADN polymérase ajoute des nucléotides vers l’arrière le long de ce brin par intermittence, travaillant en courtes séquences lorsque les brins sont divisés. Chaque séquence nécessite une amorce d’ARN à son début, de sorte que plusieurs amorces d’ARN sont nécessaires pour répliquer le brin retardé.