Biologie synthétique des ARN

Alexandre Dawid

Nous nous intéressons au lien séquence-structure-fonction dans les ARN et aux principes de design des séquences d’ARN fonctionnelles. Nous abordons cette question par une approche d’apprentissage-par-la-conception (learning-by-designing) appliquée à la conception de commutateurs ARN synthétiques (synthetic RNA switches). Pour cela, nous développons des méthodes conceptuelles, numériques et expérimentales qui tiennent compte de la nature dynamique du repliement des ARN.

L’ARN est un composant polyvalent et essentiel dans les systèmes biologiques. Une séquence d’ARN peut se replier en structures complexes capables d’avoir des fonctions actives ou structurelles dans de nombreux processus biologiques.

Comme le repliement d’une molécule d’ARN se produit au fur et à mesure de sa synthèse par l’ARN polymérase, le repliement de l’ARN est de façon inhérente un processus dynamique et hiérarchique. En particulier, la structure finale formée résulte des intermédiaires de repliement et des réarrangements dont l’ordre d’apparition est lui-même déterminé par la séquence portée par la molécule. Toutefois, l’impact de ce processus de « repliement co-transcriptionnel » est rarement pris en compte dans l’analyse ou la conception de séquences ARN fonctionnelles.

Comment le chemin de repliement qui guide une molécule d’ARN vers sa structure fonctionnelle finale est-il encodé dans sa séquence ? Nous abordons cette question fondamentale du lien séquence–repliement–fonction dans les ARN en utilisant une approche d’apprentissage-par-la-conception. Nous étudions les principes de l’encodage de l’information de repliement dans les séquence d’ARN en concevant des séquences d’ARN fonctionnelles et en prenant en compte la dynamique du repliement co-transcriptionnel auquel elles sont naturellement soumises. Nous appliquons cette approche à la conception de commutateurs ARN synthétiques.