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Recherche:Les clusters de gènes tRNA et rRNA chez les procaryotes


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Chapitres
Fiches mémoires
Fiche 1 :Symbole icône indiquant que la page est à l'état d'ébauche Proteobacteria 
Fiche 2 :Symbole icône indiquant que la page est à l'état d'ébauche Firmicutes 
Fiche 3 :Symbole icône indiquant que la page est à l'état d'ébauche Actinobacteria 
Fiche 4 :Symbole icône indiquant que la page est à l'état d'ébauche Bacteroidetes 
Fiche 5 :Symbole icône indiquant que la page est à l'état d'ébauche Les autres bactéries 
Fiche 6 :Symbole icône indiquant que la page est à l'état d'ébauche Archées 
Fiche 7 :Symbole icône indiquant que la page est à l'état d'ébauche Synthèse par clade 
Fiche 8 :Symbole icône indiquant que la page est à l'état d'ébauche Ftableur 
Annexes
Annexe 1 :Symbole icône indiquant que la page est à l'état d'ébauche gamma
Annexe 2 :Symbole icône indiquant que la page est à l'état d'ébauche alpha
Annexe 3 :Symbole icône indiquant que la page est à l'état d'ébauche bacilli
Annexe 4 :Symbole icône indiquant que la page est à l'état d'ébauche clostridia
Annexe 5 :Symbole icône indiquant que la page est à l'état d'ébauche actino
Annexe 6 :Symbole icône indiquant que la page est à l'état d'ébauche bacteroide
Annexe 7 :Symbole icône indiquant que la page est à l'état d'ébauche cyano
Annexe 8 :Symbole icône indiquant que la page est à l'état d'ébauche tenericutes
Annexe 9 :Symbole icône indiquant que la page est à l'état d'ébauche spiro
Annexe 10 :Symbole icône indiquant que la page est à l'état d'ébauche archeo
Annexe 11 :Symbole icône indiquant que la page est à l'état d'ébauche génomes synthèse
Annexe 12 :Symbole icône indiquant que la page est à l'état d'ébauche Atableur
Annexe 13 :Symbole icône indiquant que la page est à l'état d'ébauche Apmq
Annexe 14 :Symbole icône indiquant que la page est à l'état d'ébauche Aspl
Annexe 15 :Symbole icône indiquant que la page est à l'état d'ébauche Acbn

Présentation

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[1](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[2] 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"[3] 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"[4].
  • 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.

Corrélation entre les gènes de tRNAs des 3 domaines

 L'objectif de cette étude des tRNAs est de montrer qu'avec ces derniers, l'unicité de chaque codon, que j'ai étudiée précédemment avec les diagrammes et les corrélations des 111 bactéries, se confirme alors même que la théorie du RNA world essaye d'expliquer les comportements très variés des tRNAs sans faire intervenir les propriétés physiques de l'ADN. L'unicité de chaque codon apparaît clairement avec des études globales incluant les 3 domaines du vivant et des comportements d'ensemble qui ne tiennent pas compte des comportements individuels de chaque génome. Il serait simple de dire directement que cette unicité est le résultat de la sélection naturelle. Celle-ci doit de toute façon intervenir mais il serait aussi illogique d'ignorer complètement les propriétés physiques de l'ADN à qui j'attribue cette unicité dans le cadre de l'hypothèse de la résonance de l'ADN que j'ai émise dans l'article sur les répétition des bases dans l'ADN des procaryotes.
 Je vais commenter les différents tableaux qui suivent et qui traitent du 'codon usage' (moyenne du codon), de son biais, de la corrélation entre les codons, du nombre de gènes de tRNAs et de leurs modifications. Pour finalement montrer l'unicité des codons et que beaucoup de faits qui apparaissent dans ces études ne peuvent être expliqués que par les propriétés physiques de l'ADN.

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  1. ↑ https://link.springer.com/article/10.1007/s11084-015-9416-7
  2. ↑ http://arxiv.org/pdf/1006.4053v2.pdf
  3. ↑ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5372738/pdf/biomolecules-07-00026.pdf
  4. ↑ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29859934
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