Un oligonucléotide est une chaîne courte de molécules d’ADN ou d’ARN qui a de nombreuses utilisations en biologie moléculaire et en médecine. Il est utilisé comme sonde pour dépister des maladies, des infections virales et pour identifier des gènes dans des expériences de biologie moléculaire. Il est également utilisé comme amorce dans un type de séquençage d’ADN.
Pour comprendre un oligonucléotide, cela aide à comprendre la structure de l’ADN. Les molécules d’ADN sont de très longues bobines de deux brins, constituées de quatre unités de base nucléotidiques différentes, disposées dans des ordres variables. Chaque unité a une base complémentaire à laquelle elle se lie, de sorte que chaque brin a un ensemble opposé de bases qui la lie. Ces bases peuvent former une grande variété de combinaisons différentes, et c’est la combinaison de bases qui donne le code génétique. L’ADN est transcrit pour produire de l’ARN messager (ARNm), qui est ensuite traduit pour produire des protéines.
Les oligonucléotides sont identifiés par leur longueur de chaîne. Par exemple, un oligonucléotide long de dix bases nucléotidiques serait appelé dix-mère. Ils sont généralement synthétisés chimiquement et le type de synthèse limite la longueur de la chaîne à moins de 60 bases.
Dans un type de séquençage d’ADN connu sous le nom de séquençage didésoxy, les oligonucléotides sont utilisés comme amorce, de sorte que l’enzyme qui fabrique l’ADN aura une matrice à partir de laquelle travailler. Un ADN simple brin est utilisé et un oligonucléotide complémentaire du brin d’ADN est synthétisé à l’aide d’une machine automatisée. L’ADN polymérase qui synthétise l’ADN continue de s’ajouter à l’amorce et en synthétise le brin opposé d’ADN. Cette réaction produit de l’ADN double brin.
Une utilisation plus récente des oligonucléotides comme amorces est la réaction en chaîne par polymérase (PCR) qui est utilisée pour amplifier de petits fragments d’ADN. Cette technique a des utilisations très pratiques, comme dans la médecine légale et les tests de paternité. Il a également révolutionné la recherche en médecine et en sciences biologiques, car il est souvent utilisé dans les expériences de génie génétique.
Une série de sondes oligonucléotidiques est fréquemment utilisée pour isoler des gènes à partir d’une bibliothèque de gènes ou d’ADN complémentaires (ADNc). Les bibliothèques d’ADNc se composent d’ADN double brin, dans lequel un brin est dérivé d’un brin d’ARNm et l’autre lui est complémentaire. De telles bibliothèques ont l’avantage de ne pas présenter les lacunes que l’on trouve fréquemment dans les gènes d’organismes supérieurs.
La structure des gènes de nombreux organismes est connue, grâce à des projets de séquençage, et est accessible au public. Si l’on veut cloner un gène d’un autre organisme, on peut voir ce que l’on sait du gène dans d’autres organismes et concevoir des sondes basées sur des zones communes dans ces séquences. Les chercheurs font ensuite synthétiser une série de sondes oligonucléotidiques qui prennent en compte les variations possibles au niveau de l’aire commune. Ils criblent la bibliothèque avec ces sondes et recherchent des oligonucléotides qui se lient. De nombreux gènes ont été identifiés de cette manière.
Un oligonucléotide antisens contient un seul brin d’ARN ou d’ADN qui est le complément d’une séquence d’intérêt. Une fois qu’un gène particulier codant pour une protéine a été cloné, l’ARN antisens est fréquemment utilisé pour bloquer son expression en se liant à l’ARNm qui le synthétiserait. Cela permet aux chercheurs de déterminer les effets sur l’organisme, lorsqu’il ne fabrique pas cette protéine. Des oligonucléotides antisens sont également développés en tant que nouveaux types de médicaments pour bloquer les ARN toxiques.
Les puces à puces électroniques ont été un autre domaine dans lequel les oligonucléotides ont été d’une grande utilité. Ce sont des lames de verre, ou une autre matrice, qui ont des taches contenant des milliers de sondes d’ADN différentes – dans ce cas constituées d’oligonucléotides. Ils sont un moyen très efficace de tester les changements dans un certain nombre de gènes différents à la fois. L’ADN est lié à un composé qui change de couleur, ou devient fluorescent, si l’ADN complémentaire s’y lie, de sorte que les taches changent de couleur s’il y a une réaction avec l’ADN test.
Certaines des choses pour lesquelles les puces à oligonucléotides sont utilisées incluent le dépistage des maladies génétiques. Par exemple, il existe de petites sondes qui représentent l’activité de gènes impliqués dans le cancer du sein, BRCA1 et BRCA2. Il est possible de savoir si une femme a une mutation dans l’un de ces gènes et de l’analyser plus avant pour voir si elle a une prédisposition au cancer du sein.
Il existe une puce à ADN appelée ViroChip qui a des sondes pour environ 20,000 XNUMX gènes de divers virus pathogènes qui ont été séquencés. Les sécrétions corporelles, telles que les mucosités, peuvent être analysées avec la puce, qui peut souvent identifier le type de virus avec lequel une personne est infectée. L’identification des infections virales peut être assez difficile, car les symptômes sont souvent similaires avec différents types de virus.