Comme l’ADN, l’ARN (acide ribonucléique) est essentiel pour toutes les formes de vie connues. Les monomères de l’ARN sont également des nucléotides. Contrairement à l’ADN, l’ARN dans les cellules biologiques est principalement une molécule à un seul brin. Alors que l’ADN contient du désoxyribose, l’ARN contient du ribose, caractérisé par la présence du groupe 2′-hydroxyle sur le cycle pentose (figure 5). Ce groupe hydroxyle rend l’ARN moins stable que l’ADN car il est plus sensible à l’hydrolyse. L’ARN contient la forme non méthylée de la base thymine appelée uracile (U) (Figure 6), ce qui donne le nucléotide uridine.
L’ARN remplit diverses fonctions dans la cellule. L’ARN messager (ARNm) transporte l’information génétique qui dirige la synthèse des protéines. Certains virus utilisent l’ARN à la place de l’ADN comme matériel génétique. La plupart des ARN, cependant, ne codent pas pour les protéines. Ces ARN sont appelés non codants (ARNnc) et peuvent être codés par leurs propres gènes d’ARN ou dériver des introns d’ARNm. L’ARN de transfert (ARNt) et l’ARN ribosomal (ARNr) sont impliqués dans le processus de traduction. Il existe également des ARN non codants impliqués dans la régulation des gènes, le traitement de l’ARN et d’autres processus.
La plupart des molécules d’ARN contiennent de courtes séquences auto-complémentaires qui se replient et s’apparient les unes aux autres pour former des formes hautement structurées. Ces interactions d’appariement de bases font partie de la structure secondaire de l’ARN. Les régions non appariées forment des structures telles que des boucles en épingle à cheveux, des renflements et des boucles internes, qui peuvent avoir une importance fonctionnelle (figure 7). Les exemples incluent les boucles de tige de terminateur Rho-indépendantes et le trèfle de l’ARNt.
La forme fonctionnelle des molécules d’ARN monocaténaire, tout comme les protéines, nécessite généralement une structure tertiaire (3D) spécifique. L’ARN peut également former des duplex ARN-ARN et ADN-ARN. La plupart des structures d’ARN de la Protein Data Bank (PDB) (archive de données structurelles macromoléculaires) (3) contiennent de l’ARN double brin plié en structures tertiaires.
Certaines structures d’ARN fournissent des sites de liaison pour d’autres molécules et possèdent des centres chimiquement actifs. Un exemple, (figure 8) est la reconnaissance moléculaire de la vitamine B12 par une structure d’ARN (4). La liaison de la vitamine B12 à l’ARN régule la fonction du virus de l’hépatite C (5).
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