Les nucléotides sont des molécules qui forment une partie essentielle de l’ARN et de l’ADN, ce qui les rend importants pour chaque organisme vivant sur Terre. Ces molécules spéciales sont également impliquées dans les réactions enzymatiques dans le corps, la production d’énergie chimique et la signalisation cellulaire. Un certain nombre de chercheurs travaillent avec des nucléotides, identifient différents types et leurs fonctions et étudient leur structure chimique.
Trois molécules distinctes se réunissent pour former un nucléotide. La première est une base qui peut être une purine ou un composé pyrimidique. La base s’attache à un sucre pentose, un sucre qui a cinq atomes de carbone, pour créer un nucléoside. Le nucléoside se joint à son tour à un groupe phosphate, créant un nucléotide. Dans le cas de l’ARN, le sucre est un sucre ribose, créant un ribonucléotide, et dans l’ADN, le sucre est un sucre désoxyribose, créant un désoxyribonucléotide.
Lorsque les nucléotides se lient, ils forment un acide nucléique, un polymère. Dans l’ADN et l’ARN, les liaisons chimiques créent de longues chaînes d’acides nucléiques qui sont reliées en une célèbre forme d’échelle. La structure chimique de chaque nucléotide détermine à quel nucléotide il peut se lier à travers l’échelle, un trait important qui détermine comment l’ADN et l’ARN peuvent être assemblés. Chaque ensemble de nucléotides qui constitue un barreau de l’échelle est connu sous le nom de paire de bases, et un organisme individuel peut avoir des milliards de paires de bases dans son code génétique.
Les nucléotides, ainsi que les acides aminés, sont parfois appelés les éléments constitutifs de la vie, car ils constituent la base du code génétique. Sous forme d’ADN, les acides nucléiques sont capables de subir un processus appelé transcription pour créer une copie d’ARN, et la copie d’ARN dirige la production de diverses protéines par le corps. Ces protéines sont impliquées dans les processus biochimiques quotidiens, ainsi que dans la structure sous-jacente d’un organisme, les gènes produisant des protéines s’activant dès qu’un ovule est fécondé et que les cellules commencent à se diviser.
La recherche sur les nucléotides s’intéresse à l’identification des différents nucléotides présents dans l’organisme et à leur rôle, et à l’étude des variations de nucléotides pouvant être liées à des pathologies et à divers phénomènes naturels. Par exemple, des erreurs dans la production de nucléotides peuvent conduire à des mutations génétiques, causées par des interférences dans la copie de l’ADN qui endommagent diverses zones du code génétique. De nombreux chercheurs utilisent des systèmes de modélisation informatique sophistiqués pour créer des modèles des nucléotides avec lesquels ils travaillent.