En chimie prébiotique, sujet qui me passionne, il y a plusieurs grandes questions qui se posent : l’accumulation de matière organique, l’auto-réplication, l’homochiralité, etc… Aucune n’a de réponses définitives, mais toutes sont des domaines de recherche enthousiasmant. Dans cet article publié par le Journal of American Chemical Society, N.V. Hud et son équipe se sont intéressés à la synthèse et aux structures formées par des molécules potentiellement pro-biotiques, précurseurs de l’ARN.
L’ARN, c’est une sorte de polymère, composé de nucléosides reliés entre eux. Il en existe 4 différents, qui vont s’arranger dans un ordre bien précis, qui constitue un code génétique. (Presque) comme l’ADN. (ci-dessous, les 4 nucléosides)
Sauf que ces nucléosides sont déjà des espèces chimiques assez compliquées, composés d’un « sucre », et d’une « base azotée ».
ribofuranose
Si on arrive à peu près à imaginer comment l’un et l’autre peuvent se former, il faut encore qu’ils se lient entre eux : c’est le travail qu’à essayé de mené L.E. Orgel et son équipe dans les années 70, n’arrivant, hélas, à former que de l’adénosine.
Dans cette publication, les auteurs ont proposé une autre base azotée, appelée TAP (2,4,5 TriAminoPyrimidine), connue pour sa possible formation prébiotique et sa grande réactivité.
En faisant réagir le ribose et la TAP, dans des conditions conformes à la « Terre prébiotique », les chimistes ont effectivement obtenus les nucléosides attendus, qu’ils ont appelés TARC (on va garder cet acronyme nous aussi !).
Synthèse du nucléoside TARC. Conditions opératoires : Simplement mélangés dans de l’eau pendant quelques jours, puis le mélange est séché à 35 °C pendant 24 heures, puis à nouveau dissout dans de l’eau, pendant quelques jours, puis séché, etc… Une dizaine de fois.
Ce qui est, pour moi, vraiment intéressant, c’est qu’ils ont ensuite mis ce nucléoside (en bleu sur la figure suivante) en présence d’une autre base azotée (en rouge, sur la figure suivante), connue pour être sans doute une « ancêtre » des bases modernes, et ont constaté un auto-assemblage de l’ensemble, sous forme de filaments constitués en réalité d’une hélice moléculaire :
Ces micro-structures parfaitement organisées sont intéressantes, car elles démontrent encore une fois, si cela était encore nécessaire, que de simples nucléosides peuvent s’assembler en des structures variés.
[ Dans les organismes vivants actuels, chaque type de molécules remplit une fonction : les lipides servent pour les parois, les protéines pour des structures diverses, depuis des enzymes permettant les réactions chimiques, jusqu’aux filaments permettant des transports intra-cellulaires, les sucres servent comme carburant, mais aussi pour la reconnaissance cellulaire, et la constitution de membranes, fibres rigides (comme par exemple la chitine, la cellulose,…), et bien sûr l’ADN et l’ARN permettant de conserver le code génétique.
On imagine souvent que les premiers organismes ne fonctionneraient qu’avec de l’ARN. Pour soutenir cette affirmation, il faut donc imaginer que contrairement aux organismes actuels, toutes les fonctions vitales soient assurées par cette seule biomolécules. On sait que l’ARN peut conserver le code génétique, comme par exemple dans les virus à ARN (Hépatite A, VIH, etc…). Il peut aussi remplir le rôle de certaines enzymes, et même sans doute de s’auto-répliquer. Cet article vient compléter le tableau en montrant, entre autre, qu’il permet aussi d’assurer des structures microscopiques, elles aussi indispensables à la vie.]
« Spontaneous Prebiotic Formation of a β‐Ribofuranoside That Self-Assembles with a Complementary Heterocycle » M.C. Chen et al., J. Am. Chem. Soc. 2014, ASAP
