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Ce sont les acides aminés qui sont utilisés pour la traduction. Pourquoi et comment seuls ces aas sont-ils sélectionnés pour la traduction ?
6.2.14 Paris
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<ul>
<li>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.</li>
<li>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 (
<ul>
<li>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:</li>
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<ul>
<li>Pour E : apparemment E augmente de 33% mais entraîne avec lui FPRV ( 38% pour P et V ) comme si E est neutralisé ioniquement par R. Pourquoi P et V augmentent si fortement ?</li>
<li>Pour CHMNQWY: Leurs faibles fréquences qu'on constate en général baissent ici systématiquement quand on passe de D à E.</li>
<li>Pour D: il baisse très peu, 16% contre 33% d'augmentation pour E. Mais de la même façon que E il entraine avec lui I et K ( 58% et 40% ), K remplace ici R. Il a S qui baisse sensiblement, 25%.</li>
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<li> La remarque que tout aa D ou L peut perdre ( ou transférer ) son NH2 en donnant oxo m'a conduit à étudier les enzymes EC 261.- . Ces enzymes inter-changent les aas D ou L, mais particulièrement les L. Voici une propriété de groupe comme je l'ai signalé dans 2{{e}} détricotage avec l'analyse de tRNA pour les codons/anticodons. Ces enzymes ont beaucoup de points communs. Elles utilisent toutes un seul cofacteur, B6. Elles ont une taille moyenne par rapport aux autres enzymes cytoplasmiques, autour de 400 aas. Elles sont structurées autour des hélices alphaplus qu'autour des feuillets bêta ( absence d'interaction avec les nucléotides ? ): 40% alpha, moins de 20% bêta et 40% de libres qui sont plutôt courts. Les hélices alpha longues sont nombreuses et le max dépassent les 20 aas et atteint les 32 aas. Elles sont regroupées en 5 classes.</li>
<li> La structure de ces enzymes ( disposition des structures primaires alpha, bêta, turn et libre ) reste semblable tant que la catalyse est simple, que ça soit chez E.Coli ( eco ) ou chez l'homme ( hsa ). Le cas de EC 261.57 chez la levure ( sce ) montre une très grande différence qui est due au fait que l'enzyme de la levure catalyse de nombreux aa, plus que chez E.Coli ou l'homme. Nous retrouvons là le principe énoncé précédemment avec la déformylase. Nous retrouvons aussi la notion d'iso-enzyme comme avec EC 261.1 et EC 261.57 où il suffit de faire une digestion contrôlée de [http://www.genome.jp/dbget-bin/www_bget?ec:2.6.1.57 261.57] pour retrouver les fonctions de 261.1 . <br /> De même que pour les déformylases la structure de l'enzyme reste à peu près la même, les sites d'attache et d'activité sont identiques, seules les séquences des aas dans les structures primaires changent. La notion d'iso-enzyme ne traite que de la catalyse, un substrat donné transformé en un produit donné. Les spécificités du principe que j'avance met en exergue l'évolution. Que ça soit chez l'homme ou la bactérie la structure est la même, seule change la séquence des aas dans les structures primaires. La séquence des aas doit avoir un impact évolutif certain, comme tout changement, mais il doit être très faible. Ça devrait concerner des différences faibles de vitesse de catalyse ou de coefficient d'affinité pour tel ou tel substrat ou encore mieux de réaction à son environnement chimique et protéique. La catalyse est alors modulée par des mutations ponctuelles.</li>
<li> L'importance des hélices alpha en longueur et en nombre m'a suggéré une idée qui à priori semble saugrenue mais en poussant la réflexion, elle ne semble pas impossible. Cette idée c’est que l'hélice ressemble à une onde, et l’ensemble de l'enzyme ressemble à une succession de nœuds et de ventres comme dans une corde en vibration. Or dernièrement j’ai abordé l'intrication dans l'{{abréviation|ADN|acide désoxyribonucléique}} ( voir [http://blogooolife.eklablog.com/le-gradient-du-vivant-a107011514 gradien]t du vivant ) et la structure cristalline de l'{{abréviation|ADN|acide désoxyribonucléique}} ( voir {{Abréviation|ARN|acide ribonucléique}}-[http://blogooolife.eklablog.com/la-continuite-entre-l-evolution-moleculaire-et-l-evolution-darwinienne-a94056871 continuité] ). Et si l'intrication dans l'{{abréviation|ADN|acide désoxyribonucléique}} ( l'intrication qui est de nature quantique et donc ondulatoire ) contraignait son système de réparation à produire des séquences de bases englobées dans une onde ? Ou dit autrement, si le système de réparation réagissait à l'état ondulatoire d'une séquence de bases donnée, état qui active certaines zones électroniques et en désactive d'autres ? Ces séquences seraient susceptibles, indirectement j'en conviens, de produire des hélices alpha dans l'enzyme. Mais cet effet indirect se retrouve dans le processus de duplication de certaines zones de l'{{abréviation|ADN|acide désoxyribonucléique}}; les palindromes, les tandems, les duplications donnent, avec l'évolution, des protéines qui ont des surfaces complémentaires qui leur permettent de former des homomers ou des hétéromers. Oh! combien fréquents chez les protéines. Mais aussi les capsides des virus d'une parfaite géométrie, ressemblant à un cristal. <br /> L'importance de cette idée sur les hélices alpha, c’est que l'évolution est provoquée, contrainte, accélérée par l’ensemble du chromosome. Et vice versa cela justifie la longueur des chromosomes. Plus ils sont longs plus l'évolution de leurs gènes est intégrée. Cette résonance quantique au niveau de l'{{abréviation|ADN|acide désoxyribonucléique}} a dû produire rapidement les fonctions catalytiques au début de l'évolution moléculaire et de façon intégrée.</li>
<li> Une 2{{e}} remarque se dégage de cette étude des enzymes 261.- . C'est que le site actif est souvent une glycine ou un autre aa qui agit non pas par son radical mais par le [http://www.uniprot.org/uniprot/P04693 H de N] ou du [http://www.uniprot.org/uniprot/P18335 O du carbonyle] de la liaison peptidique pour établir une liaison H. C'est comme si le radical ne servait à rien. Il ne servirait alors qu’à la formation des hélices et des feuillets. J'avais souvent tiqué sur le fait que la glycine était toujours présente avec d'autres aas ( autres que K qui paraît constant et jouer un rôle important ) dans le binding de l'ATP. C'est comme si le squelette ( séquence primaire des aas ) jouait le rôle le plus important dans la catalyse. Le rapprochement de différentes régions du squelette au substrat ou au cofacteur, rapprochait en fait les radicaux avoisinants qui peuvent alors agir. La conséquence c’est que si les radicaux étaient volumineux, ils empêcheraient ce rapprochement. Ou dit autrement plus les radicaux sont petits plus est forte, subtile et facile à mettre en place une conformation adéquate pour la catalyse. Cela entraîne l'expulsion des molécules d'eau qui peuvent rester cependant en petit nombre. C'est la nécessité des cœurs hydrophobes des centres catalytiques et leur origine membranaire au début de l'évolution moléculaire.</li>
<li> Les <u> conditions nécessaires pour qu'un groupe d'aas deviennent codants</u> et produire les protéines que l’on connaît.<ol>
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<li>Les liaisons pseudo peptides: KE; les aromates: FHWY pour ADN/{{Abréviation|ARN|acide ribonucléique}}.</li>
<li>Reste M: grand organisateur avec SAM et fM; P pour la structure.</li>
<li>Pourquoi DE: D petit et E pseudo peptide; LV pour PLDs; NQ ? R ? T ?</li>
<li>W: double cyclecomme {{abréviation|ADN|acide désoxyribonucléique}} et {{Abréviation|ARN|acide ribonucléique}} + l'intrication, apport du NH2 + cycle aromatique.</li>
<li>H: aromatique + réactivité + chélation + petit cycle des {{Abréviation|ARN|acide ribonucléique}} et ADN.</li>
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<li>Y: OH moins réactif que S.</li>
</ul>
<br /> Ce regroupement de 20 aas ne se justifie ni par les tRNA/synthases ni par les opérations intra-groupe car, pourquoi les doublons DE NQ LV ? Pourquoi cette subtilité et précision entre certains aas DE NQ LV mais aussi IL, CM, P en cycle ?<br /> On peut toujours démontrer la nécessité, mais pas comment un aa appartient au groupe. On comprend l'exclusion mais pas l'intégration: peut être parce que le système d'intégration n’est pas parfait. Il n'arrive pas à discriminer au début de l'évolution moléculaire et intègre les doublons puis avec le temps d'évolution ( surtout pour tRNA/synthase ) il discrimine jusqu'à C et SeC. Et la pyrrolysine ? (voir le dossier aa-famille dans pyrrolysine qu'elle a un vrai tRNA et une vraie synthase. On ne le voit dans mon tableau du début parce que je ne traite dedans que E.Coli ).</li>
<li>Les réactions en chaine entre aas est la condition suffisante.</li>
</ul>
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<li>Le 3{{e}} cas c’est la polymérisation de EC (pseudo) par transfert de la liaison C-G (vraie) vers C-E (vraie) dans la réaction:<br />EC-G + (EC)n-G ----> EC-(EC)n-G + G. Le produit obtenu est une alternance de vraies et de pseudo liaisons peptidiques.</li>
</ol></li>
<li> Dans le vivant l'acylation paraît être le pivot et le point d'orgue du métabolisme. Pourtant ce n'est qu'une estérification qui peut être hydrolysée facilement. Si ce n'est que le processus est directionnel fait par des enzymes directionnelles. Ensuite cette liaison ester est transportée par le tRNA qui certainement doit la protéger. D'ailleurs tout est fait ( nombreuses modifications du tRNA ) pour stabiliser le tRNA vis-à-vis de la réactivité du 2'OH, aiguillon des RNA. Remarquons que le vivant fait intervenir l'intrication partiellementavec la conformation du tRNA (zones double brin ) qui le rend plus solide et rigide. En plus ce grand édifice, synthase + tRNA, pour placer juste un aa avec une liaison ester, est démontable intégralement comme le veut le principe de contrainte/liberté (pas de cristallisation) et la réversibilité cyclique.<br /> Dans l'évolution moléculaire cette mécanique de précision n'a pas pu être réalisée sans l'intervention de la pression hydrostatique ( voir [http://blogooolife.eklablog.com/l-automate-moleculaire-prebiotique-a57475769 automate] moléculaire prébiotique ). Car la pression, avec une faible température, rend certes les réactions plus lentes, mais justement c’est cette lenteur qui permet les positionnements spatiaux des atomes nécessaires à la solidité du système de protection de la liaison ester tout en évitant la cristallisation ou le blocage et en permettant le démontage de l'édifice par la suite.<br /> C'est aussi la pression hydrostatique qui va influer sur les propriétés des aas codants. Car les conditions nécessaires qu'on a étudiées ( sans tenir compte de la pression hydrostatique ) jusqu'à maintenant vont devenir plus strictes avec la pression. Et si on vient à douter de l'incorporation d'un aa dans le groupe codant, on pourra toujours invoquer une action de la pression au début de l'évolution moléculaire pour mettre en marche l'automate. Mais attention, peut-on perdre une pièce de l'automate une fois la pression rendue faible ? Ou qu'une poussière vienne le coincer ? C'est possible avec un automate de notre monde macroscopique. Dans le cas du groupe d'aas codants on peut dire que si l'automate fonctionne à telle ou telle pression c’est qu’il a pu s'adapter même en perdant un aa ou en incorporant un nouvel aa. C'est ce qui passe pour la pyrrolysine qui apparemment a été utilisée par les bactéries et les archées alors qu'elle n'existe plus chez les organismes plus évolués.</li>
<li> Qu'en est-il au début de l'évolution moléculaire ? Qu'elle est la condition suffisante pour qu'un aa appartienne à un groupe fermé suceptible de devenir un groupe d'aas codants ? Il suffit que l'aa soit compatibleavec les autres aas du groupe, c.a.d ne pas contrevenir à la fonction principale du groupe, celle de réaliser la boucle d'acylation, de peptidisation et d'hydrolyse pour la synthèse et l'hydrolyse des protéines faites de ces aas.<br /> Et la condition nécessaire et suffisante pour que ce groupe existe c’est qu’il réalise cette boucle, avec l'aide ou non ( à priopri ) d'autres molécules.
<ul>
<li> Le fait que l'aa ne doit pas contrevenir à la réalisation de la boucle par le groupe lui permet d’être neutre et de n'intervenir directement dans les 3 réactions que par son zwitterion. C'est ainsi que G, les aas aliphatiques et P n'interviennent pas dans l'acylation ( intéine ) et l'hydrolyse. Par contre ces aas sont nécessaires au groupe car ils s'intercalent entre les aas à radicaux réactifs pour limiter leurs interactions, et avec P de plier la protéine et donc de rapprocher certains segments entre eux.<br /> Si l’on se place dans la situation où l’on suppose que les acides nucléiques n'interviennent pas encore dans l'évolution moléculaire, les aas susceptibles d'appartenir à ce groupe et d’être réactifs sont, en se référant aux intéines, au gluthation et aux protéases: CSTDENQH et pour équilibrer les ions KR. Les aas aliphatiques susceptibles d'appartenir au groupe comme on l'a dit ci-dessus sont au nombre de 6: LAVIGP. Restent FYW et M, qui peuvent appartenir au groupe s'ils ne contreviennent à son fonctionnement.</li>
<li>Peut-on se passer des acides nucléiques pour constituer ce groupe au début de l'évolution moléculaire ?<ol style="list-style-type: lower-alpha; >
<li>Estérification de la sérine sur le phosphate de la membrane.</li>
<li>Trans-estérification du PLD-glycérol: ec 232.3. Est-ce que l'estérification ne peut pas se faire, avec la surface ionique du liposome aidant et sachant que le PLD-g est possible au début de l'évolution moléculaire ?</li>
<li>Les schémas des intéines peuvent très bien se concevoir dans la membrane avec C (organisateur) et S plus les aas aliphatiques propre à la membrane.</li>
<li>Le polypeptide ....EC-EC-EC-Gest tout à fait envisageable avec l'organisateur C et permet de faire entrer E dans la membrane et le cytoplasme.</li>
Ligne 147 :
<li>L'évolution moléculaire peut commencer avec les monomers d'acides nucléiques ( ATP, UTP, ... ) comme on l'a vu dans Détricotage. Les orientations des recherches avec cette idée sont prometteuses et multiples:
<ul>
<li>Comment vont intervenir et les acide nucléiques et les aas aromatiques ?</li>
<li>Est-ce que certains peptides sont fabriqués par la membrane comme on l'a dit ci-dessus, et ces peptides attacheront ou utiliseront les acides nucléiques
<li>imaginer les grandes étapes vers les tRNA/synthases.</li>
<li>raccrocher le cycle métabolique du groupe des aas codants au métabolisme central et à celui des acides nucléiques qui construit l'{{abréviation|ADN|acide désoxyribonucléique}}.</li>
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La Méthionine
Notes pour le dernier paragraphe "Qu'en est-il au début de l'évolution moléculaire ?". <br /> Seul M paraît n'avoir aucune raison d’être sauf qu’il ne doit pas contrevenir à la fonction du groupe codant. Il me paraît évident que M est peut-être l'aa clé dans la fonction du groupe (acylation peptidisation hydrolyse) puisque il participe à l'acylation indirectement lors des méthylations multiples du tRNA dont une obligatoire puisque conservée chez tous les tRNA, la méthylation de l'uracile en thymine du bras TPC. L'action de M peut intervenir en dernier lieu dans l'évolution moléculaire vers l'acylation du tRNA ce qui expliquerait son rôle d'initiateur de la traduction, avec sa position une dans toutes les protéines, initiation qui vient juste après la finalisation de l'acylation. La méthionine intervient en conjonction avec l'adénine dans SAM pour ces méthylations. C'est le lien le plus étroit entre acides nucléiques et aas pour l'acylation. Le fait que M intervient indirectement rend ces 2 groupes, aas et acides nucléiques complètement étanches. C'est le cas de la lysine aussi qu'on trouve dans la queuosine, mais l'intervention de M est multiple et touche les tRNA et les rRNA, et la synthèse de SAM ne nécessite qu'une seule réaction alors que la queuosine nécessite une voie métabolique entière.
25.3.14 Paris
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