• Détricotage du vivant

    17.11.13 Paris

    Reprise des écritures suite à l'accident de l'épaule du 7.9.13. Récapitulatif des recherches et remarques depuis le 25.8.13.

    Suite à l'article en préparation ARN-continuité, il me semblait qu'il fallait considérer l'idée d'un ADN cristallin et son antécédence à l'ARN décrite dans l'article chiralité prébiotique où glycéraldéhyde-P+acétaldéhyde donne dR-P puis attachement à l'adénine.

    Le cristal ADN  m'a amené à l'aromaticité (empilement) et aux cristaux liquides des écrans LCD. Mais l'ARN/ADN me posait le problème de la stabilité de ces 2 macromolécules. Puis je me suis rendu compte qu'il fallait vérifier mes connaissances en virus d'où Viralzone, puis les ARN en général, ARNt, ARNr et les bases de données des ARN: Modomics, ModeRNA, 5S rRNA, RDP, CRW, RNAseP, snoRNA

    Auparavent, suite à la remarque suivante, Thr = acétaldéhyde+glycine (comme dR-P), j'ai voulu vérifier les statistiques des métabolites de E.Coli. Et j'ai étudié en fait ECMDB et les acides gras des liposomes qui posaient le pb des a.g. à 1 double liaison: Pourquoi 1 aliphatique+1 ag à double liaison? Les différents phospholipides (rechercher 'ps(', 'pe(', 'pg(' ,...), concentration des cardiolipides (article source), ma compilation.

    Une idée a germée alors: il fallait revoir les intéractions entre macro-molécules. Le titre serait "détricotage du vivant" qui reprend la méthodologie de haut en bas. Celle-ci me paraissait vague parce qu'elle ne décrivait pas la méthode elle-même, alors que mon titre suppose qu'on tire un bout de fil qui paraît isolé, sans raison d'être, pour dénouer un petit peu le tricot. Alors que les voies métaboliques agissent au niveau des petites molécules et dont j'ai déjà fait la synthèse, les relations entre macro-molécules supposent une hierarchie dans le temps, une stratégie et toute déffaillance à une structure cohérente et logique permet de tirer des fils du tricot. Ainsi j'ai étudié les intéractions:

    • liposome/protéines
    • protéines/protéines: kinases, peptidases, protéases ...
    • protéines/ARN: Ribosome, ARNt, ARNr, snoARN, le monde ARN ....
    • protéines/ADN: réparation, facteurs de transcription, recombinaison ...
    • les virus et la simplicité de la réplication, leur origine.

    18.11.13

    Rappels des notes (idées)

    •  Attachement du chromosome à la membrane cytoplasmique au moment de la réplicaton (ARN-continuité): cours, L-form bacteria, inexistence du mesosome.
    • Les bases nucléiques sont hydrophobes , donc peuvent prendre la place du choléstérol et présenter un NH pour une liaison C-N (éther-amide) avec le glycéraldéhyde-P de chiralité adéquate, comme DHA-P pour PLD. Voir Hydrophobic effect, Hydrophobicity scales, ECMDB
    • A ce glycéraldéhyde vient se lier un acétaldéhyde pour donner une dNosine(voir chiralité prébiotique) ou un glycolaldéhyde pour donner un Nosine (Riboside). Ce dernier est le 1er produit de la réaction de formose.
    • Voir dans ARN-continuité (dossier ordinateur): pka pour les bases et aromaticité + hydrophobicité des bases nucléiques.
    • Comparer les propriétés physiques ADN/ARN, cristal minéral, polymères plastiques, protéines. L'ADN est un cristal linéaire qui peut s'ouvrir et sa force est dans l'aromaticité stabilisée par l'absence du 2'OH. Le cristal est basé sur les liaisons covalentes et ioniques en 3D. Le cristal peut contenir des impuretés. La réparation de l'ADN empêche toute impureté, même des molécules analogues (dU à la place dT).
    • Voir ARN-continuité (sous-dossier ADN physique): l'intrication de l'ADN et le temps qu'il faut à une endonucléase pour retrouver son site sur l'ADN (exp. divisée par 40)= Maria Barbi et cours sur ADN physique.
    • Le principe de duplication: doit être un principe de base, mais à mon avis ne peut être appliqué qu'à l'ADN qui se met en double brin. Une liaison ester au bout produirait un palyndrome. Comment faire un tandem?
    • Toujours pour la duplication et l'initialisation du vivant, comment les 1ères protéines piégées par le liposome vont piéger les dNosines et les Nosines? Peut-il y avoir mélange? Comment se fait le tri?
    • Retrouver ce dessin où des peptides sous forme d'hélices sont imbriquées à la membrane cytoplasmique, puis forment un trou par le poids de leur nombre (dossier peptide-membrane avec ARN-continuité). Que fait la gravitation ici?
    • Je m'attendais à trouver beaucoup de bactériophages à ARN. Or c'est tout à fait le contraire. Il n'y a que 2 phages à ARN pour les bactéries et les archées, alors que les ADN prédominent. Plus les hotes sont évolués plus il y a des virus à ARN. Viralzone
    • Le pandoravirus a 2500 gènes. Pourquoi alors ne contienne-t-il pas les gènes du ribosomes? Parce que sa mécanique est basée sur le gîte et le couvert: ribosome et aas. Il ne gère pas la relation avec le milieu extérieur à l'hôte. Lui ne gère que son extérieur dans la cellule. Quelle direction évolutive prend-t-il? Je crois que l'origine d'une espèce de virus donnée est l'hôte même: un transposon récupère une réplicase plus ou moins sophistiquée ( ligase, hélicase...) et certains gènes dont celui de la capside et ceux nécessaires à la lyse. Il empaquette les produits de lalyse avec lui, qui lui serviront à s'introduire dans un autre hôte de la même espèce. Son évolution peut être plus rapide que celle de l'hôte, car en général il n'y a pas réparation de l'ADN et les réplicases ne sont pas optimales.
    • Les pandoravirus m'ont conduit donc à la conclusion que les organites sont de fabrique cellulaire et non une endosymbiose entre 2 bactéries. Car les 2 bactéries ont la même stratégie de construction parce qu'elles sont basées sur l'intéraction avec le milieu extérieur qui est le même pour toutes les 2.
    • Le monde ARN : en plus de la remarque sur les phages à ADN plutôt qu'à ARN, la théorie du monde ARN n'explique pas pourquoi il n'y a aucun être à génome ARN et possédant membrane et ribosomes.
    • Modifications des ARNt et des ARNr ---> évolution beaucoup plus complexe puisqu'elle nécessite la mise en place d'une série d'enzymes pour fabriquer de nouvelles bases (queuosine, wyosine) pour pour rendre plus efficace la traduction.  Modomics
    • La fabrication de l'ADN, de ce point de vue , parait plus simple et impose en plus ses séquences: une fois le principe du codon à 3 N établi, la traduction doit s'y plier et trouver le moyen de devenir la + efficace possible.
    • Dans l'étude des virus j'ai noté la simplicité de la réplication, et sa facilité. En effet il suffit qu'il y ait une fonction ligase, l'appariement fait tout le reste. La robustesse des bactéries tient dans leur système de réplication.

    6.12.13 Paris

    • Glutathion: une liaison peptidique par enzyme, EC6322,23 (eco KEGG).
    • Tetratricopeptide: motifs qui permettent les interactions entre protéines, les peptides signaux et les transfert de protéines  (review PDF dans le dossier organelles).
    • Sporulation chez les bactéries : formation d'une double membrane qui englobe l'ADN. Une autre façon de voir l'origine des organites : c'est une bactérie qui sporule et dont les 2 noyaux restent, évoluant un vers un noyau et l'autre vers une mitochondrie.
    • En relation avec la sporulation des bactéries, la formation de la membrane nucléaire chez les bactéries (voir le sous-dossier noyau dans les anciens dossiers).
    • De même il a été démontré que les vacuoles ne sont pas d'origine endosymbiotique mais originaire du réticulum endoplasmique.
    • Origine des organelles: voir silene conica avec de nombreux chromosomes chacun portant un seul gène de CDS. La variabilité des organelles les apparente aux virus sauf que dans la plus part des cas ce sont des ADN avec des ribosomes (rRNA et protéines).
    • Mais la variabilité des organelles fait penser qu'elles ont été fabriquées pour: des hydrogénosomes, mitosomes, des vacuoles de réserves sauf ADN jusqu'aux Rickettsies endosymbiontes: détoxyfication de O2, séparation photosynthèse et nitrogénase chez certaines bactéries, formation du noyau (membrane nucléaire).
    • Les virus:
      • Si le monde ARN est antérieur à l'ADN, on s'attendrait à ce que les bactériophages soient de type ARN. Or c'est tout à fait le contraire.
      • La base des virus montre que la structure du virus dérive de l'hôte, comme les plasmides sont à côté de l'ADN de la cellule. Ainsi quand on passe aux êtres supérieurs, ayant développé le monde ARN (épissage), les virus ont un génome ARN.
      • Ce qui est frappant c'est la facilité avec laquelle les virus déploient la réplication. On peut trouver là peut-être des ficelles primitives qui auraient pûes être employées à l'origine de la vie.
      • La réplication semble si simple : il suffit d'apparier puis de lier 2 nucléotides voisins à la queue-leu-leu.
      • Différents types de réplication : ADN/ADN, ADN/ARN, ARN/ARN, ARN/ADN.
      • Des amorces pour primases sous forme de peptides: wiki, RNA, DNA.
      • Des virus ARN double brin chez la levure qui ne se propagent pas et restent dans l'hote: hypovirus.
      • Le pandoravirus qui rejoint les organelles avec tRNA, rRNA et correction des erreurs. Une idée serait une évolution à reculon: les virus retrouvant à reculon LUCAS (Mimivirus a 7 tRNA).
      • Organelles et virus ont très rarement les tRNA-synthétases (ou pas du tout).
    • Modifications post-transcriptionnelles:
      • très grande importance jusqu'à imposer (ou compléter) le code génétique.
      • Queuosine et wyosine avec une chaîne métabolique pour fabriquer leurs bases. Mais il est à remarquer que les modifications sont très simples: métylation, isomérisation, ajout d'un aa et même la ribothimine qui n'existe pas dans l'ARN d'origine. EC 171.13Metacyc  pour Queuosine.
      • Les tRNA-synthétases sont très complexes et grosses, agissant souvent en dimères.
      • Les modifications des tRNA sont nombreuses et complexes, alors que celles des rRNA sont peu nombreuses proportionnellement à la longueur du rRNA, et très simples, souvent que des métylations et des isomérisations. Modomics
      • Les rRNA peuvent être modifiés avant ou après du ribosome.
    • Le monde ARN et stabilité + intéines.
    • L'ADN et physique
    • Les protéosomes posent le problème de la gestion des protéines.
    • Réparation de l'ADN
    • Modifications de l'ADN.

    15.12.13 Paris

    Détricotage du vivant, mahjong et broderie.

      Cela ne concerne que les résultats publiés et les théories actuelles dont un défaut majeur est qu'elles ne tiennent pas compte de H2O de la théorie de la matière condensée. Il suffirait de tenir compte que de la 1ère couche que entoure les ions et les dipôles. En effet concevoir une protéine évoluant dynamiquement dans l'eau et en interaction avec les autres macro-molécules est impensable tant est grande la complexité.

    • Détricotage: j'ai pensé à décryptage, mais cela fait référence à la sémantique qui n'existe pas dans la matière. Le détricotage fait penser aussi au principe d'investigation de haut en bas, mais celui-ci ne propose pas de méthode.
         Le détricotage procède aussi du principe de haut en bas, mais il a une méthode puisqu'il considère dans le haut tout ce qui parait anormal, comme une maille du tricot cassée qu'o puisse tirer un peu pour voir si ça ne bloque pas. Si c'est le cas on peut aller plus loin. On peut isoler un ensemble de comportements, et tout cela en analysant seulement les résultats du vivant. Il n'est pas question de faire des expériences pour démontrer une étape ou une origine, mais en analysant toujours dans un esprit de l'origine de la vie.
    • Mahjong: j'avais pensé au début à une pelote de laine emmêlée qu'il faudrait démêler, mais j'ai préféré le détricotage, car il y a quelque chose de construit. Le mahjong vient du fait qu'au moment où l'on va détricoter on risque de casser quelque chose et de ne plus pouvoir revenir en arrière, comme dans le jeu. Dans le jeu on peut voir l'entremêlement des batonnets et l'on fait une expérience de penser avant d'agir. C'est cette méthodologie que j'applique avec le détricotage.
    • La broderie: C'est comme l'étude des protéines en les cristallisant. Mais ici, avec le détricotage, j'observe des pans de vie qui deviennent autonomes et s'organisent en quasi cristaux (ou des réseaux parfaits). Le plus bel exemple étant les virus et les viroïdes. Ici la cristallisation est naturelle, elle fait partie du processus de vie, elle n'est pas provoquée comme dans la cristallisation expérimentale.
    • 1ère ébauche de détricotage:
      • Les virus: avec une débauche de types de réplication et de réplication. De là j'ai reconsidéré tout ce qui est polymérisation des nucléotides, et j'ai isolé un sujet d'étude qui concernera la simplicité de la réplication (transcription comprise) par rapport à la traduction .
           Ce qui est bizarre c'est que les virus vont essayer d'aller à la traduction, avec les mégavirus qui contiennent des gènes de tRNA (peut-être quelques protéines ribosomales?) et des gènes de réparation de l'ADN, comme s'ils faisaient une évolution vers la cellule.
      • Les organelles: Par rapport aux virus, elles se débarrassent de l'encapsulation et adoptent la double membrane comme une cellule et participent à la construction d'un ribosome qui leur est propre, puisqu'elles ont un rRNA de type bactérien. L'étude de la base des données des organelles m'a laissé pantois! Tant les comportements des organelles sont multiples et variés et s'écartent largement de la théorie simpliste de l'endosymbiose: 128 chromosomes chez selene conica, chacun n'exprimant qu'une macro-molécule à la fois; ou bien encore le mode de réplication de l'ADN, le code génétique qui diffère partiellement des bactéries.
      • La réparation de l'ADN : qui est très complexe et rejoint la sexualité avec la recombinaison. De ce point de vue là l'ADN diffère complètement de l'ARN puisque tout est fait pour préserver la séquence primaire tout en incorporant et en perpétuant les changements.
      • Le dégradosome: il est propre aux bactéries son équivalent, l'exosome, existe chez les eucayotes et les archées. C'est un complexe protéique qui dégrade l'ARN non protégé. Il est aussi complexe que le protéosome qui dégrade les protéines dénaturées. Il n'existe pas de dégradation organisée de l'ADN, mais il existe des nucléases qui dégradent les ADN  simple brin des virus qui libèrent leur génome dans la cellule.
            Nous voyons ici l'intérêt immense de la protection des macro-nucléiques par les protéines. Le ribosome, le tRNA et l'ADN sont protégés par les protéines et par le fait qu'ils sont soit entièrement double brin (ADN) soit partiellement (ARN), mais toujours en combinaison avec des protéines.
           C'est comme cela que les virus simple brin (ADN ou ARN) peuvent exister en protégeant au maximum avec des protéines leur simple brin se rapprochant ainsi du cristal.
      • Le protéosome: un fait le plus marquant c'est que les protéines ont une surface hydrophobe. En 2ème lieu l'organisation de la dégradation est très élaborée pour distinguer les différentes protéines qui circulent. Les protéines qui présentent à leur surface beaucoup d'hydrophilicité sont attaquées. Mais cela m'a conduit à penser que ma théorie que les protéines soient originaires de la bicouche lipidique est de plus en plus crédible, que les protéines se rapprochent par forces de V der Wallspour inter-réagir. Cela me fait penser aussi qu'il y a des articles à travailler sur les crochets de leucines permettant d'accrocher 2 résidus de leucine.
      • Le monde ARN: Il faut le reconsidérer à la lumière de ce que j'ai découvert. Avec les virus, qui paraissent reproduire le comportement des cellules dont ils sont originaires: les virus à ARN (simple ou double brin) sont inexistants chez les bactéries et les archées et sont prolifiques chez les êtres supérieurs, eucaryotes protistes puis métazoaires, avec une complexité qui suit celle des cellules d'origine.
            Les intéines reproduisent le système d'intron-exon qui me semblait propre à l'ARN, alors que ce sont des protéines.
            Mais il est évident pour moi maintenant que la catalyse des ARN (ribozyme) est primordiale: les protéines ne savent pas catalyser les liaisons à grande échelle. Il y a la formation du glutathion (3 aas) par 2 enzymes, les peptides des membranes (5 aas) par quelques enzymes dans des configurations complexes et enfin les intéines.
            La catalyse des ribozymes est basée sur le OH en 2' des ARN. Les enzymes, réplicases comprises, savent faire majoritairement des liaisons esters, et le métabolisme central passe par des chaines réactionnelles longues pour établir certaines liaisons plus solides, mais entre 2 petites molécules.
      • Les intéines et les transposons: Nous avons vu que les intéines reproduisent le comportement des ARN qui est l'auto-catalyse entre introns et exons. Mais le fait que les intéines puissent ainsi produire une nucléase qui coupe l'ADN pour introduire son transposonpose le problème de l'évolution ascendante, des protéines vers les gènes.
    • 1er détricotage: La simplicité de la réplication (polymérisation des nucléotides en général).
                                Dans les expériences invitro il nous paraît banal d'hybrider ou de séparer 2 brins de nucléotides. En général ce sont des brins de petite longueur, après avoir casser la macro-molécule en petits morceaux.
      • Mais pourquoi dans la cellule les mono-nucléotides libres ne s'hybrideraient-ils pas à des brins simples, ou des régions simples brins comme on les rencontre dans l'ARN en général?
      • Pourquoi n'y a t-il pas de polynucléotides panachés en ribose et désoxyribose?
      • Une idée simple serait d'imaginer qu'une protéine piège les mono-N côte à côte et que les liaisons esters se forment spontanément, même lentement, comme je l'ai suggéré pour les liaisons esters des phospholipides dans le vésicule, réactions favorisées par les forces quantiques dûes à la grande surface des vésicules. Une expérience analogue a été faite avec les mono-N de phénylglycine sur du cuivre pour démontrer la mise en place de leur chiralité (voir article). Les mono-N se mettent les uns  à côté des autres, mais ici le support surfacique est du cuivre sur silicium (à préciser).
      • J'en déduit de toutes ces réfléxions que les polymérases de réplication ont besoin d'une matrice ( le point le plus important de la simplicité de la réplication par rapport à la traduction) mais controlent  toute arrivée des mono-N à la matrice. Mon hypothèse que le grand volume des enzymes sert surtout canaliser les substrats, par différentes forces, se confirme de plus en plus. La fonction exonucléasique (proofreading) des polymérases est le sumum de ce tri: Elle défait une liaison ester parce que la conformation du mono-nucléotide n'est pas adéquate. A mon avis, toujours dans l'esprit de la théorie mécanique, le mismatch crée une tension dans la matrice et donc dans la polymérase aussi, ce qui déclenche la catalyse. C'est d'une sophistication inouîe. Mais comment s'est installée cette fonction? Q'elles sont les forces mécaniques à l'origine de cette évolution?
               Cette situation ne se retrouve pas dans la transcription où l'ARN formé peut se permettre des erreurs puisque l'ARN mal formé sera détruit et remplacé par des miliers d'autres copies. Du coup les virus à ARN représentent un fort potentiel évolutif accélérant l'évolution en général. Mais il est à noter que souvent les virus repassent par l'ADN pour assurer une certaine stabilité-fidélité: la réplication peut se faire avec une matrice ARN, mais la transcription passe toujours  (est-ce vrai? à vérifier) par l'ADN qui consolide la conformation de la polymérase. L'ARN, toujours avec son 2'OH, est instable.
        • 1er résultat de cette réflexion sur la simplicité de la réplication, c'est que, au début de l'évolution moléculaire, les protéines (issues du démon de Maxwellqu'est le liposome) qui piègeront les mono-N doivent descriminer entre R et dR, et vice-versa. Ce qui donnera des protéines qui s'attachent à l'ARN ---> ribosome, et des protéines qui s'attachent à l'ADN ----> réparation ADN et facteurs de transcription.
                 Reste pourquoi une polymérase pour les rARN et tARN, différente de celle des ARMm? Peut-être il y a une intéraction entre ces polymérases et les protéines qui vont attaquer l'ARN produit: ribosome pour ARNm, protéines ribosomales pour les ARMr et protéines de modification des bases pour les tARN.
                 Nous apercevons là l'importance de la membrane cytoplasmique et du triptique: protéine-membrane-polymérisation des nucléotides. Il faut ajouter l'idée que j'ai avancée pour l'origine membranaire des nucléotides (6.12.13) et des protéines (voir chiralité prébiotique).
                 Approfondir l'idée de hélices pour réplication et beta strand pour transcription (?).

    18.12.13

    Suite de la réflexion sur la simplicité de la réplication (polymérisation des nucléotides en général).

    • Etude de la conformation spatiale des polymérases et des protéines annexes.
            Dans l'idée que la polymérase canalise R ou dR par sa conformation que j'ai commencé à compiler les hélices et les feuillets beta chez les polymérases. Il m'est apparu très vite en fait qu'un paramètre le plus important est la processivité, c'est à dire le déplacement du réplisome (et transcriptome).
            En effet la réplicase doit se déplacer sur de grandes distances, jusqu'à des centaines de millions de paires de bases chez l'homo sapiens. La transcriptase et les réplicases chez les virus ne dépasse pas 10 kpb, ce qui est encore énorme. La grosseur des polymérases expliquerait cette processivité.
            En partie seulement. Car la grosseur peut s'expliquer par le fait que la polymérase a une 2ème fonctionessentielle qui est la fonction exonucléasique, et les résultats de mes compilations montrent que la conformation spatiale permet mieux d'expliquer la processivité. Elle permettrait même (continuer les compilations) de discerner entre différentes processivités (transcription/réplication), entre processivité, binding à l'ARN/ADN et catalyse. Les 1ères compilations depuis le 15.12.13 montrent en %:
        dnaE(α) RNAp β RNAp β' dnaN(β) RNAp hélicase
      hélices 52 26 30 22 37
      strand β 11 18 12 48 16.5
      coil 37 56 58 30 46.5
      Total aas 909 1342 1407 366 968
      Réplication E.Coli:
        dnaE dnaN dnaTeta dnaQ dnaX dnaDela dnaDelta' dnaPsi dnaChi dnaG polA ligA rnhA SSB dnaB
      helix 51,7 21,9 46,1 28,8 42,8 50,7 53,9 38,0 31,3 43,7 33,5 34,3 34,2 5,1 59,3
      beta strand 10,6 48,1 11,8 16,9 11,4 10,2 11,4 19,0 23,8 12,0 11,5 22,4 35,5 44,4 4,9
      linéaire 37,7 30 42,1 54,3 45,9 39,1 34,7 43,1 44,9 44,3 55 43,4 30,4 50,6 35,8
      total aas 909 366 76 243 643 343 334 137 147 581 928 671 155 178 123*

            En conclusion la descrimination entre R et dR devrait se faire par la catalyse exonucléasique, et l'évolution moléculaire de la robustesse et du déplacement de la polymérase (processivité) s'est faite sur la consolidation de la structure spatiale. Les hélices sont propres à la robustesse et la catalyse alors que les feuillets bêta pour la protection des simples brins. L'augmentation des linéaires (coil) module la processivité, en détachant + ou - l'enzyme de l'ADN. La RNAp est encore plus sujette à la linéarité parce qu'elle produit du R et qu'elle doit le libérer. La DNAp intervient avec beaucoup plus d'autres protéines pendant la polymérisation pour assurer la stricte correspondance entre les 2 brins et leur fermeture, alors que la RNAp a besoin de nombreux facteurs d'initiation et de terminaison mais pas durant la polymérisation.
            L'hypothèse que la structure de la polymérase puisse discriminer entre R et dR m'a suggéré cependant une idée d'expérience pour les débuts de l'évolution moléculaire : au début il y aurait un panachage possible de R et dR comme dans le cas de l'expérience de l'article sur adénine et phénylglycine. Peut-on expérimenter?

    23.1.14 Paris

    2ème détricotage: Interaction RNA-protéines

           Mahjong 1: L'ARN n'est pas informative = information, automatisme, évolution, code génétique.

       C'est en compilant les modifications des tRNA que la question suivante s'est posée: " pourquoi les anticodons ne contiennent pas en 1ère position de l'adénine modifiée, adénine issue de la transcription de T? " En poursuivant l'investigation et la réflexion dans ce sens il me semble que je fais le même cheminement dans le Mahjong quand j'imagine enlever 1 paire: quelles sont les conséquences?

        Dans le cas de l'isoleucine même ( voir tableau des modifications ) des anticodons d'origine GAU (AUC), UAU (AUA), AAU (AUU), il ne reste plus que GAU qui ne soit pas modifié et par contre un autre anticodon modifié apparaît } AU et se trouve dans 2 tRNA distinct et c'est un C modifié. Ce qui donne un codon AUG comme la méthionine dont l'anticodon CAU donne 2 fM sans modifications et M avec modification du C ( modification M ). Le C modifié de Ile l'est avec la lysine, c'est l'unique lysine qui intervient dans les modifs des anticodons par un aa. Donc on vient à lire un codon AUA et AUU avec l'anticodon CAU identique à celui des 3 M.
        Encore avec les autres modifications des anticodons on reste dans le même aa, ici il y a confusion entre 2 aas. C'est ppour cela que je dis que le RNA n'est pas informatif. Il faut ajouter à cela sa grande réactivité avec le 2'OH, son auto-catalyse, les mis-appariements entre paire de bases qui augmentent sa réactivité avec les protéines et ne protège pas l'information et sa courte vie à cause du 2'OH.
        L'information doit être quelque chose qui vient du haut. L'informationest là, un point c'est tout, qu'il faut exécuter. Elle n'a pas à être réactive ou d'accomplir une action, il suffit de la lire. Ce que ne fait pas l'ARN et c'est ce que fait l'ADN. L'information doit exister avant l'exécution. Cependant il faut que l'exécutant soit présent.

        Au tout début de l'évolution moléculaire ARN et ADN n'existent pas, seuls les mono-nucléotides sont là, et même pas puisque le sucre ne peut se former que dans le cytoplasme ( voir chiralité ). Au début, comme on l'a vu dans chiralité et ARN-continuité ( et même ici ), il ne peut y avoir que les bases, sans le sucre. Elles sont hydrophobes et peuvent traverser la membrane. Nous avons dits que:
                    l'ADN provient de             base  +  glycéraldéhyde   +   acétaldéhyde                      l'ARN provient de            base  +  glycéraldéhyde   +  glycolaldéhyde ,
    l'acétaldéhyde provenant du pétrole prébiotique, le glycolaldéhyde et le glycéraldéhyde provenant de la réaction de formose. On retrouve dRC ou RC attachés à la membrane pour être remplacé par la sérine ( voir chiralité ). Ce qui donne ensuite des PLDs PS et PE. ADN et ARN vont évoluer parallèlement, ADN vers l'information et ARN vers l'auto-organisation ( automatisme ).

    •  L'ADN a pour moteur d'évolution l'intrication quantique et entre en interaction avec les facteurs de transcriptionpour réagir aux actions qui viennent de l'extérieur  et qui sont transmises par les protéines de la membrane vers les facteurs de transcription. L'ADN est aussi en interaction avec les protéines pour maintenir l'intégrité de l'information. Contrainte réalisée par l'interaction de l'ensemble du chromosome.
    • L'ARN a pour moteur d'évolution la réactivité chimique (catalyse ). C'est la catalyse, l'auto-catalyse et l'interaction avec les protéines qui ont aussi pour moteur d'évolution la réactivité ( catalyse et auto-catalyse ). Alors que l'ARN a en commun avec l'ADN l'appariement ( ce qui permet le transfert de l'information ) et un peu d'intrication ( automatisme ), les protéines se combinent avec la membrane ( canaux hydrophobicité ) pour communiquer avec l'extérieur, et avec l'ADN pour l'ouvrir ( et permettre sa transcription en ARN ) et la lire.

        Ainsi l'ARN et les protéines évoluent et agissent conjointement ( catalyse, modifications ), alors que la membrane et l'ADN évoluent en parallèle par l'intermédiaire des protéines uniquement et non par l'ARN. L'ARN agit ponctuellement et de façon élémentaire au niveau de la membrane ( PLDs PS et PE ). Il agit aussi au niveau de l'ADN pour la réplication et le maintien de l'intégrité de l'ADN, en utilisant sa fonction d'appariement et non celle de catalyse, donc n'agit pas au niveau de l'évolution de l'ADN. Cependant la propriété de duplication commune à l'ADN et à l'ARN permettrait peut-être au début de l'évolution moléculaire, l'évolution de l'ADN. C'est ce qui se passe avec les virus.

        L'ARN n'est pas informative donc par essence. Elle est organisatrice.  Mais elle va au-delà de l'auto-organisation comme pour la membrane, sa propriété d'appariement lui permet d'exécuter avec l'aide des protéines des séquences réactionnelles automatiquement. L'aboutissement de cet automatisme est le ribosome. Cependant comme tout automate, il en faut une multitude qu'il faut rechanger régulièrement car il s'use parce qu'il est en action. Ce n'est pas le cas de l'information ( ADN ) qui doit être unique et donc protégée indéfiniment.

         Cette idée que l'ARN n'est pas informative est venue des modifications des anticodons, et donc de l'information transmise par l'ADN. La question immédiate que je me suis posée, c'est pourquoi le code génétique est réglé sur 3? Il aurait suffit d'augmenter le nombre de codons pour éviter le cas de l'isoleucine / méthionine. Mais qu'elle est la contrainte qui crée ce codage? Pourquoi 3 et pas 2? Ce qui nous ramènerait à n'utiliser que 16 aas. Et pourquoi on a 20 aas et pas 16? Qu'est-ce qui contraint à avoir 20 aas et pas 16?
        C'est la réflexion sur les évolutions moléculaires séparées des ARN, ADN, protéines et PLDs qui m'a conduit à revoir l'origine du code génétique. Nous avons vu dans ARN-continuité que les bases nucléiques dans l'ADN ne peuvent être que de 2 paires, sinon la monotonie des séquences d'ADN avec une paire de bases conduirait à plus de cristallisation, donc à la mort. De même avec 3 paires l'intégrité de l'ADN deviendrait ingérable.
         Ici l'idée m'est venue que ce n'est pas les contraintes de l'ADN qui définissent le codage, mais les contraintes des protéines. En effet les aas forment un ensemble, un groupe homogène, comme un groupe en mathématique avec ses opérations internes. Les aas avec leur zwitterion dont les 2 ions sont séparés par un seul carbone, ont des propriétés particulières. Ce zwitterion interagit avec celui du PLD de la membrane dont les 2 ions sont séparés par 2 carbones. Le zwitterion des aas permet les liaisons hydrogène entre-eux (entre aas). Ce sont des liaisons hydrogènes différentes de celles des bases nucléiques qui ne possèdent pas de radicaux. Alors que pour les bases ces liaisons permettent l'appariement, mais uniquement l'appariement, les aas peuvent se lier par liaison H sans distinction ou presque pour former des structures plus complexes ( bêta, alpha ) et donc plus solides mais surtout avec une réactivité infiniment diverse. La liaison hydrogène modulée par les radicaux est le moteur de l'évolution moléculaire des protéines. Celui des ARN est le 2'OH associé au des-appariement des bases dont le moteur est l'uracile. De ce point de vue la réactivité des protéines est infiniment plus évolutive que celle de l'ARN.

        Donc, pour moi, c'est l'évolution moléculaire des protéines en 1er qui impose le nombre ( 20 ) des aas qui doit rentrer dans leur composition. C'est ainsi que nous trouvons des aas dans le métabolisme central ( ornithine, citruline ) qui ne sont pas codés dans les protéines et des aas ( queuosine ) qui modifient même des anti-codons alors qu'ils n'y sont pas intégrés. De même apparemment d'autres aas intègrent petit à petit les protéines en ayant leurs codons propres: SeC et pyrolysine. Et là encore, ces aas s'apparentent fortement par leurs radicaux aux 20 aas qu'on connaît: SeC ~ Ser ( S à la place de O, même colonne ), pyrolysine = lysine + proline.

        Ainsi passer à un code génétique à 4 bases nécessiterait une gestion de 256 codons, trop coûteuse en énergie et durée d'évolution moléculaire.  Mais pourquoi ne pas répartir dans les 64 codons équitablement entre les 20 ou 22 aas? On aurait alors 3 codons par aa comme pour Ile, d'autant plus que la perte de l'adénine pour les anti-codons, à cause du mis-appariement GU, réduit les possibilités. C'est l'évolution moléculaire de l'interaction ARN/protéine qui a pu résoudre ce problème de la perte de l'adénine, A nécessaire par ailleurs pour le moteur de l'évolution moléculaire de l'ARN car elle s'apparie à l'uracile, U. Cela s'est fait par les modifications qui font intervenir aussi l'évolution moléculaire du métabolisme central ( queuosine ).

        Mais c'est aussi l'évolution moléculaire des protéines qui impose le nombre de codons par aa. Il est remarquable de constater les fréquences des aas dans les protéines vont de paire avec le nombre de codons par aa ( nombre de codons, nombre d'ant-codons ):

    • L(6,5)  R(6,4)  S(6,4)  T(4,4)  VGP(4,3)  I(3,3)  MW.SeC(1,1)  fM(1,2)  A(4,2)  CDEFHKN(2,1)  QY(2,2).
    • Les hydrophobes ( LVIA ) sont très fréquents partout ( donc seul A pose problème ).
    • RSTP sont très fréquents pour les interactions ADN ou ARN /proteines.
    • Pour les autres aas n'intervient pas la fréquence seulement, mais aussi la réactivité ( DEK,  DE sont plus fréquents), ou une utilisation cruciale et sensible ( M fréquent pour son intervention avec SAM; H et C pour la chélation) comme si le nombre d'anti-codons augmenterait les erreurs.

    29.1.14 Paris

      Le rôle des aas se trouve dans la constitution des hélices et les feuillets bêta qui constituent des forces + ou - grandes suivant la surface et la longueur, continues sur ces dimensions, mais l'ensemble est un système discontinu qui fait circuler les molécules jusqu'à ce que substrat et produit arrive ou parte respectivement du site actif. Le site actif est lui-même déterminé par l'orientation de ces forces et non par la nature des radicaux. Pour preuve les aas attachant ( binding ) un métal ou se rattachant à une macromolécule ( ARN, ADN, protéine ) se trouvent surtout dans les parties filaires. Au début de l'évolution moléculaire c'est la membrane qui attire les aas et constitue les 1ères hélices dont les radicaux hydrophobes sont en contact avec la membrane et quelques aas hydrophiles sont à l'intérieur  du canal. La circulation des molécules d'eau à travers les canaux se fait comme dans le cytoplasme par ces aas. Les radicaux des aas avec leurs ions et leurs plateaux aromatiques, ainsi que les radicaux polaires font circuler l'eau, définissent les feuillets et renforcent les hélices, à l'origine faites par les membranes. Ce sont les liaisons hydrogènes qui font l'originalité des protéines  = hélices et feuillets  #  de ARN dont la principale propriété est le wobble.

    6.2.14  Paris

    Le groupe des aas codants:

    • On devrait dire qu'il y en a 21 à 23, car la fMet est un aa codant et possède même 2 tRNA!  Le groupe de type mathématique que j'ai signalé ( début avant-dernière page du 23.1.14 ) se confirme encore quand on considère la pyrolysine = proline + lysine, qui possède un codon propre, de même que la SeC.
    • Les protéines se distinguent par leur squelette avant tout.  C'est ce qui permet d’échafauder  des hélices alpha et des feuillets bêta. En analysant la fréquence des aas dans les protéines et leur attachement ( binding ) aux ARN, ADN et entre elles, les radicaux apparaissent comme secondaires. Ils doivent certainement définir la longueur et la force de des structures, mais de façon continue, de telle manière que le changement d'un ou de quelques aas dans ces structures ne doit avoir que très peu d'effet. Cependant on avance toujours que les aas aliphatiques peuvent être interchangeables, alors que nous savons que toute mutation peut entraîner un avantage sélectif à un moment ou l'autre au cours de l'évolution. Les aas autres que les aliphatiques, dans les structures alpha et bêta doivent avoir le même effet, peut-être avec plus d'avantage évolutif.  Cela n'a rien à voir avec n'importe quel aa se trouvant impliqué dans un site actif ou y participant. Cet aa donne effectivement des mutants qu'on arrive à cerner tant leurs effets sont importants.
            Donc on peut établir le concept suivant pour toutes les macro-molécules:
      • Une macro-molécule se définit ( ou bien des contraintes physiques l'ont déterminée ainsi ) par un squelette propre qui confère sa principale propriété. Ce squelette est accompagné de bras latéraux pour interagir avec son environnement ( solvant, petites molécules ) et les autres macro-molécules. De ce point de vue le liposome et même un PLD isolé ( acyl carrier protéine ) se comporte comme une macro-molécule: il est constitué d'un squelette, les 2 acides gras agissant avec les forces de Van der Walls. Nous avons ainsi:
      • Le liposome avec sa tête hydrophile ( bras ) et sa queue aliphatique. Le bras est unique, EtN; Ser, choline. Ce bras peut piéger les aas. La queue aliphatique impose les bras aliphatiques des protéines qui la traversent. Elle agit par les forces de van der Walls.
      • Les protéines ont un squelette qui établit des liaisons hydrogènes intra pour former les structures alpha et bêta, alors que les PLDs agissent entre eux pour former une structure.. Dans ce sens on peut considérer que le liposome est une macro-molécule qui porte 107 bras. Comme une protéine possède des centaines de bras. La variété des bras ( 20 aas ) lui permet d'interagir avec le liposome ( aas aliphatiques ), avec l'ARN  et l'ADN ( aas aromatiques et ioniques ) et avec son environnement, notamment pour la catalyse.
      • L'ARN se définit par son squelette ionique avec la fonction alcool 2'OH très instable. Ce squelette n'établit pas de liaison ionique ou hydrogène en intra, seulement avec les protéines et son environnement ( Mg++ , K+ ). Ses bras sont limités à 4 types de bases qui peuvent établir ou non des liaisons hydrogènes entre elles ou les protéines. L'ARN interagit par ses bras avec les protéines par des liaisons hydrogènes : bras ARN à squelette protéine. Nous avons vu pour liposome/protéine c'est la force de van der Walls entre squelette liposome et les bras de la protéine.  Je distingue bien liaison hydrogène intra squelette de la protéine des liaisons hydrogènes des bras de l'ARN qui permettent surtout l'appariement entre 2 ARNs. Ce qui n'est pas le cas pour les protéines qui s'apparient de façon plus complexe à cause de la grande variété de leurs bras.
      • L'ADN se définit par sonsquelette sans 2'OH qui lui confère une grande stabilité. Sinon il est identique à celui de l'ARN. Mais la stabilité de l'ADN est renforcée encore plus par la T au lieu de U ( bras ) qui avec son méthyle ajoute de l'hydrophobicité à l'aromaticité. Les 4 types de bras de l'ADN lui servent surtout pour s'apparier avec lui-même de façon ferme, jusqu'à ressembler à un cristal. Les forces en jeu sont toujours des liaisons hydrogènes, mais la mise en commun de l'aromaticité et de l'hydrophobicité lui confère sa grande stabilité et son rôle de donneur d'ordre.
             L'ADN s'apparie avec les protéines comme le fait l'ARN, mais l'absence  du 2'OH et de U ne lui permettent pas d'avoir des fonctions catalytiques. L'ADN s'apparie avec l'ARN ce qui permet de passer d'une structure stable et non catalytique, à une structure semi-ouverte grâce à l'appariement Wobble de l'uracile qui peut interagir avec les protéines en créant des structures ( tRNA, ribosome ) 2 fois catalytiques. L'ADN ne peut exister sans T.

           Nous voyons ainsi que liposome et ADN constituent les 2 pôles de l'évolution moléculaire et que ARN et protéines sont leurs intermédiaires.


     

     

     

     

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  • Commentaires

    1
    Dimanche 5 Janvier 2014 à 08:22

    5.1.2014

    Attachement du chromosome à la membrane (18.11.2013): voici un facteur de transcription cadC transmembranaire et qui s'attache à l'ADN. Certes ce n'est pas pendant la réplication!

    7.1.2014

    Analogie avec le monde RNA pour l'auto-catalyse (15.12.13), voici une protéine chaperone qui fait de l'auto-phosphorylation dnaK  en plus elle intervient dans la réplication et est attachée à la membrane (18.11.13). Cette analogie avec RNA world est à ajouter aux intéines (15.12.13).

    Voici une autre auto-phosphorylation mais sans membrane ni réplication: hipA.

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