Recherche:Réplication - simplicité

Réplication - simplicité

Laboratoire d'études prébiotiques

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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 qu'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 2^e 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 dues 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 réflexions 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 contrôlent 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. À 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).

Étude 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 2^e 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:

&nbsp	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?