28.01.15 Paris

Cette réflexion est la suite logique des principes fondamentaux à l'origine de la vie ébauchés dans continuité entre évolution moléculaire et évolution darwinienne et en préparation dans "écriture du concept global", de l'article "évolution de la membrane prébiotique" et des réflexions sur les contraintes créées par les tRNA en cours de rédaction dans la rubrique détricotage. J'essaye de démontrer ici que RNA et DNA ont pu se développer à partir d'une soupe prébiotique contenant en abondance les bases A G U et très peu de C T qu'on estime rares dans les soupes prébiotiques considérées jusqu'à maintenant.

6.2.15   Paris

Je vais d'abord étudier ici les caractéristiques des réactions enzymatiques des bases de données KEGG, Brenda et Uniprot pour préciser les directions de ces réactions et les molécules potentiellement prébiotiques ( c.a.d existant dans la soupe prébiotique) qui peuvent y intervenir. Sont étudiées exhaustivement les réactions faisant intervenir les nucléotides et certaines autres réactions qui permettront de comprendre le sens des affirmations dictées dans ces bases de données.
Notes relevées dans pétrole prébiotique et chiralité prébiotique:

• EC 2743 peut utiliser PPP à la place de l' ATP              PPP + dAMP <−−−> PP + dADP
• EC 271.40 peut utiliser dATP à la place de l' ATP.         dADP + P-EP <−−−> dATP + Pyruvate
• EC 2761 idem                                                            dATP + R-5P <−−−>  dAMP + PRPP

Ces 2 faits permettent d'envisager un initialisation du métabolisme central à partir de dATP car sa voie métabolique est plus simple que celle de l'ATP grâce au PPP et à la formation de dAo à partir du D-glycéraldéhyde-P (DGA-P)et de l'acétaldéhyde (Ac). Le DGA est le produit de la 2ème étape de la réaction de formose supposée se produire dans la soupe prébiotique comme la réaction de Fisher-Tropsh qui produit l'Ac. Dans le métabolisme biotique on a les réactions suivantes:

EC 4124:  DGA-3P + Ac <−−−> 2-Deoxy-D-ribose 5-P

EC 5427:  2-Deoxy-D-ribose 5-P <−−−> 2-Deoxy-D-ribose 1-P (dR-1P)

EC 2421:  dR-1P + B <−−−> dBo +P        avec B une base et dBo le 2-deoxy-D-Ribose de cette base.  B = G U A I   (Inosine).

EC 3135:  dBo + P <−−−> dBMP + H2O          avec  B = G U A C T 

La direction de ces 7 réactions sont celles de KEGG. Mais que veulent dire ces directions de KEGG? J'ai comparé avec EcoCyc.

• Sont réversibles, "This reaction is reversible.", 2421  271.40  2743   4124   5427
• Sont favorisées dans les sens indiqués: 
  • gene yjjG;    "The reaction is physiologically favored in the direction shown.  " ,   3135 vers H2O (hydrolyse) pour U C T  (le dessin de KEGG est bon pour UCT comme EcoCyc mais ce dernier ne parle pas de G A). Est-ce que 3135 est réversible pour G et A? En tout cas 'favorable' laisse penser que la direction opposée est possible, mais plus faible.
  • Gene umpG; agit sur les ribonucléotides toujours en 'favorable' mais pas en 'réversible' et il n'agit que sur dGMP mais le 'favorable' est exprimé comme suite: "The reaction is favored in the direction shown.  ". Il n'y a pas 'physiologically'.
    
  • EC 2761 "The reaction is physiologically favored in the direction shown.  ", vers PRPP.

Cas d'une hydrolyse intra-moléculaire: EC 3523    N-Carbamoyl-L-aspartate <−−−> (S)-Dihydroorotate + H2O   (voie des pyrimidines dans KEGG). Elle est réversible dans EcoCyc aussi. C'est un cas particulier en fait d'une condensation déshydratante. Ceci laisse penser pour les groupements d'aas que plus la contrainte imposée par la structure dans laquelle se trouve le groupe ( le liposome et la ségrégation Na/K en plus des liaisons hydrogènes et ioniques entre ses aas) est forte plus on se rapproche d'une réaction intramoléculaire comme celle-ci, à la fois hydrolyse et condensation, donc plus facile et réversible donc. Cette contrainte est encore plus forte en présence des acides ribonucléiques avec leur 2'OH très réactif.

La réversibilité chez Brenda: C'est une base de données qui liste toutes les réactions faites en laboratoire, donc quand la réaction est réversible elle est testée dans les 2 sens. C'est là le vrai sens de la réversibilité. Mais dans le cas de l'irréversibilité il n'y a pas de test, car l'irréversibilité absolue n'existe pas en thermodynamique. Par contre dans la cellule l'irréversibilité est un processus crucial, car la réversibilité thermodynamique doit être combattue à tout prix pour que le vivant puisse contrôler et surtout que l'évolution prébiotique ait un sens et puisse se faire.

Le 'favorable' qu'on trouve dans EcoCyc et que laisse deviner KEGG correspond en fait aux réactions en solution aqueuse où l'écartement loin de l'équilibre n'est pas réalisé comme dans la cellule et en plus les parois du tube à essai ne sont pas faits en phospholipides.

Voici les réactions réversibles des voies métaboliques des acides nucléiques selon Brenda:

EC 3523  2422  2421 2423 2424 2743  271.40  4124  5247

EC 3135 n'est réversible que pour Inosine chez Bos Taurus (1 seul test). Reste l'hypothèse de PPP comme pour Ec 2743.

EC 271.113 n'est pas réversible.