Recherche:Genèse et duplication des gènes des tRNAs

Genèse et duplication des gènes des tRNAs

Laboratoire d'études prébiotiques

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• Article en préparation

Paris le 01.08.18
Les tableaux.
Les gènes de tRNAs: Les données sont issues de la base de données gtRNAdb [1]
Les sauvegardes des fichiers fasta de la base gtRNAdb nécessaires pour les décomptes des tRNAs sont datés, sous forme txt, compressés et localisés dans mon blog Blogooolife [2]. On peut les télécharger [3] pour répéter et vérifier les calculs de cet article. La base de données gtRNAdb évoluant avec le temps, les résultats obtenus à partir de ces fichiers correspondent aux dates de leur prélèvement de cette base.
Tanger le 14.3.19

Cheminement de ma réflexion qui m'a amené à étudier les gènes de tRNAs de la base de données gtRNAdb

• Mon sujet de réflexion que j'ai entrepris voilà déjà une dizaine d'années concerne les 1ères étapes de l'évolution moléculaire à l'origine de la vie ou PEEMOVs. Et à ce stade l'ADN n'existe pas en tant que macromolécule. Cependant ma réflexion m'a conduit à considérer toute molécule, H2O comprise, comme élément organisateur et comme élément pouvant être organisé par le protobionte qui, à l’origine, est un liposome avec des pores lui permettant de communiquer avec l'extérieur. L'article, pétrole prébiotique(2015), détaille cette réflexion.
• Ensuite j'ai étendue ma réflexion aux propriétés auto-organisatrices des macromolécules du vivant. Il fallait surtout ne considérer que des propriétés et des processus physiques qui, par la contrainte du grand nombre, aboutiront à la création des 1ères liaisons covalentes propres du vivant. C'est en lisant un des rares articles sur les propriétés quantiques de l'ADN que j'ai entamé l'étude de la répétition des bases dans l'ADN des procaryotes pour essayer de retrouver des indices de ces propriétés quantiques dans l'ordonnance des bases nucléiques. Le phénomène de la variation du taux des paires de base GC chez les êtres vivants actuels est à la base de cette étude.
• Hypothèse de la résonance dans l'ADN: l'étude de la répétition des bases dans l'ADN m'a amené à proposer l'hypothèse de la résonance des codons dans les gènes protéiques et à expliquer le code génétique au niveau de l'ADN, ou code adénélique, par le concours de 2 forces physiques qui se complètent, la force de l'appariement et la résonance d'un triplet. Cette hypothèse sera reprise et appliquée aux gènes de tRNAs après la présentation des résultats.
• La répétition des bases dans l'ADN, surtout chez les procaryotes où 80% du génome est constitué de gènes protéiques, peut être naturellement expliquée, dans l'optique de l'évolution darwinienne, par la juxtaposition des codons. Mais dans l'hypothèse de la résonance dans l'ADN, les codons eux-mêmes, dans leur comportement vis à vis du phénomène du taux des paires GC, peuvent être considérés comme résultant du processus physique de cette résonance.
• Aussi j'ai entrepris l'étude des corrélations entre les codons protéiques en fonction du taux des paires de bases GC. J'espérai ainsi dégager des propriétés uniques pour chaque codon, indépendamment du nombre de génomes et de domaines différents. Ces propriétés seraient dues à la résonance dans l'ADN. La répétition des bases et les corrélations entre codons sont étudiées à partir des données de la base de données KEGG.
• Arrivé à ce stade je me suis trouvé en compétition avec la théorie du "codon usage" qui stipule que la fréquence des codons dans les protéines est liée à la fréquence des gènes de tRNAs elle même assujettie à leur efficacité dans la traduction. Donc l'hypothèse de la résonance dans l'ADN se trouvait reléguée au second plan.
• C'est en cherchant à dépasser cet handicap que je me suis mis à étudier les gènes de tRNAs de la base gtRNAdb. Article sur l'invalidation du "codon usage".
• D'abord l'étude était limitée aux effectifs des 111 génomes étudiés pour les corrélations, pour contrer le "codon usage". Ensuite je l'ai étendue au grand nombre des bactéries puis des archées et enfin aux eucaryotes pour trouver une corrélations des tRNas entre domaines. La corrélation trouvée me confortait dans l'idée que le comportement des gènes de tRNAs n'était pas lié aux aas qu'ils auront à traduire une fois transcrits et modifiés en tRNA.
• Pour éliminer toute relation avec les aas, et donc au "codon usage", je me suis mis à étudier les processus qui modifient les gènes de tRNAs, dans l'ADN, sans considération pour la traduction. Ainsi les duplications à l'identique ou non d'un gène tRNA et l'insertion ou non d'un intron dans ce gène, produisent toujours un tRNA qui traduit toujours le même codon, mais ses comportements vis à vis de ces processus obéissent aux lois physique de l'ADN lors des réparations, de la transcription et de la réplication. Ainsi 4 processus spectaculaires régissent les gènes de tRNAs sans pour autant bouleverser de même "le codon usage", c'est-à-dire la fréquence des codons dans les protéines. Ce sont
  1. la bascule entre les gènes de tRNA des codons se terminant par la base c chez les procaryotes aux gènes des codons se terminant par la base t chez les eucaryotes;
  2. l'abscence quasi totale des gènes de tRNA du codon ata (Ile) chez les procaryotes avec leur remplacement par des gènes de tRNA du codon atg et leur présence systématique chez les eucaryotes rendue possible par l'insertion d'un intron en leur sein;
  3. l'intervention quasi systématique des introns dans les gènes de tous les codons des eucaryotes et des archées et non chez les bactéries;
  4. les duplications excessives (comptés par milliers) chez les eucaryotes pour les gènes de tRNA de certains codons seulement, alors que chez les archées les duplications sont quasi inexistantes.

  Cependant, malgré ces comportements spectaculaires, les corrélations des gènes de tRNAs entre les domaines montrent que chaque gène a un comportement constant. Et si on attribuait ce comportement à son état vibratoire dans l'ADN, alors son comportement spectaculaire par rapport à un processus donné correspondrait à sa résonance avec ce processus.