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« Dogme central de la biologie moléculaire » : les « dogmes » et les « chiffres de culte » devraient-ils avoir une place dans la science ?

LES SCIENCESLA BIOLOGIE« Dogme central de la biologie moléculaire » : les « dogmes » et les « chiffres de culte » devraient-ils avoir une place dans la science ?

''Le dogme central de la biologie moléculaire traite du transfert détaillé résidu par résidu d'informations séquentielles de l'ADN à la protéine via l'ARN. Il indique que de telles informations sont unidirectionnelles de l'ADN à la protéine et ne peuvent pas être transférées de la protéine à la protéine ou à l'acide nucléique'' (Crick F., 1970).

Stanley Miller a effectué des expériences en 1952 et une autre en 1959 pour comprendre et déchiffrer les origines de la vie dans l'environnement terrestre primordial et a vécu jusqu'en 2007. À son époque, l'ADN était considéré comme une molécule biologique importante, en fait la molécule biologique la plus importante en termes de polymère informationnel. Cependant, Miller semblait avoir totalement omis de mentionner explicitement une « molécule d'information liée à l'acide nucléique » dans ses travaux et ses pensées.

Un aspect curieux de l'expérience de Miller est pourquoi il a omis de rechercher un polymère d'information d'acide nucléique dans les premières conditions terrestres et s'est concentré uniquement sur les acides aminés ? Est-ce parce qu'il n'a pas utilisé de précurseurs de phosphate, bien que le phosphore soit probablement présent dans des conditions d'éruption volcanique primitive ? Ou a-t-il supposé que protéines ne pourrait être que le polymère informationnel et donc ne chercher que les acides aminés ? Était-il convaincu que la protéine est la base de l'origine de la vie et a donc seulement recherché l'existence d'acides aminés dans son expérience ou le fait que les protéines remplissent toutes les fonctions du corps humain et sont la base de ce que nous sommes phénotypiquement et sont donc plus important que les acides nucléiques, ce qu'il aurait pu penser à l'époque ?

On savait beaucoup de choses sur les protéines et leur fonctionnalité il y a 70 ans et moins sur les acides nucléiques à cette époque. Puisque les protéines sont responsables de toutes les réactions biologiques dans le corps, Miller a donc pensé qu'elles devraient être porteuses d'informations ; et a donc cherché des éléments constitutifs de protéines uniquement dans ses expériences. Il est plausible que des éléments constitutifs d'acides nucléiques se soient également formés, mais qu'ils soient présents en quantités infimes qui n'ont pas pu être détectées en raison du manque d'instruments sophistiqués.

L'ADN La structure a été révélée un an plus tard en 1953, qui a proposé une structure en double hélice pour l'ADN et a parlé de sa propriété réplicative. Cela a donné naissance au célèbre 'Dogme central of Molecular Biology" en 1970 par le célèbre scientifique Francis Crick !1 Et les scientifiques se sont tellement adaptés et ont été convaincus par le dogme central qu'ils n'ont pas cherché en arrière les précurseurs d'acides nucléiques dans les conditions terrestres primitives.

L'histoire ne semble pas se terminer avec Miller ; personne ne semble avoir recherché des précurseurs d'acides nucléiques dans des conditions terrestres primitives depuis très longtemps - quelque chose de très surprenant dans cette phase scientifique en évolution rapide. Bien qu'il existe des rapports de synthèse d'adénine dans un contexte prébiotique2 mais des rapports significatifs de synthèse prébiotique de précurseurs nucléotidiques ont été par Sutherland3 en 2009 et au-delà. En 2017 les chercheurs4 simulé des conditions réductrices similaires à celles utilisées par Miller et Urey pour produire des bases nucléiques d'ARN en utilisant des décharges électriques et des impacts de plasma entraînés par laser à haute puissance.

Si Miller avait réellement considéré la protéine comme un polymère d'information, la question se poserait alors : « La protéine est-elle vraiment un polymère d'information » ? Après près d'un demi-siècle de domination du « dogme central », nous voyons l'article de Koonin5 de 2012 intitulé « Le dogme central est-il toujours valable ? L'histoire du prion, une protéine mal repliée qui cause la maladie, en est un bon exemple. Pourquoi la protéine prion mal repliée dans le corps ne déclenche pas de réponse immunitaire et/ou est-elle éliminée du système ? Au lieu de cela, cette protéine mal repliée commence à rendre d'autres protéines similaires comme « mauvaises », comme c'est le cas dans la maladie CZD. Pourquoi les « bonnes » protéines sont guidées/dictées par l'autre « mauvaise » protéine pour être mal repliées et pourquoi la machinerie cellulaire n'arrête pas cela ? Quelles informations cette protéine mal repliée possède-t-elle qui est « transférée » à d'autres protéines similaires et qui commencent à agir de manière erratique ? De plus, les prions présentent des propriétés extrêmement inhabituelles, en particulier une résistance extraordinaire au traitement qui inactive même les plus petites molécules d'acide nucléique telles que l'irradiation UV à haute dose.6. Les prions peuvent être détruits par préchauffage à des températures supérieures à 100°C en présence de détergents suivi d'un traitement enzymatique7.

Des études chez la levure ont montré que les protéines prions possèdent un domaine de détermination des prions désordonné qui déclenche sa transition conformationnelle de bonne à « mauvaise » protéine8. La conformation prion se forme spontanément à basse fréquence (de l'ordre de 10-6)9 et la commutation vers et depuis l'état prion augmente dans des conditions de stress10. Des mutants ont été isolés dans des gènes de prions hétérologues, avec une fréquence beaucoup plus élevée de formation de prions11.

Les études ci-dessus suggèrent-elles que les protéines prions mal repliées transmettent des informations à d'autres protéines et peuvent éventuellement revenir à l'ADN pour déclencher des mutations dans les gènes prions ? L'assimilation génétique de l'hérédité phénotypique dépendante des prions suggère que cela pourrait être possible. Cependant, jusqu'à présent, la traduction inverse (protéine en ADN) n'a pas été découverte et semble hautement improbable qu'elle le soit jamais en raison de la forte influence du dogme central et du manque potentiel de financement pour de telles entreprises. Cependant, il est concevable que les mécanismes moléculaires sous-jacents au canal de transfert d'information de la protéine à l'ADN soient complètement différents de la traduction inverse hypothétique et puissent se révéler à un moment donné. Il est difficile de répondre à cette question, mais un esprit de recherche libre et sans entrave est la marque de la science et se marier avec un dogme ou un culte est un anathème pour la science et a le potentiel de programmer la pensée de la communauté scientifique.

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Références:

1. Crick F., 1970. Dogme central de biologie moléculaire. Nature 227, 561-563 (1970). EST CE QUE JE: https://doi.org/10.1038/227561a0

2. McCollom TM., 2013. Miller-Urey et au-delà : qu'avons-nous appris sur les réactions de synthèse organique prébiotique au cours des 60 dernières années ? Revue annuelle des sciences de la Terre et des planètes. Vol. 41:207-229 (Date de publication du volume mai 2013) Première publication en ligne en tant que Review in Advance le 7 mars 2013. DOI : https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040610-133457

3. Powner, M., Gerland, B. & Sutherland, J., 2009. Synthèse de ribonucléotides de pyrimidine activés dans des conditions prébiotiques plausibles. Nature 459, 239-242 (2009). https://doi.org/10.1038/nature08013

4. Ferus M, Pietrucci F, et al 2017. Formation de nucléobases dans une atmosphère réductrice Miller-Urey. PNAS 25 avril 2017 114 (17) 4306-4311 ; publié pour la première fois le 10 avril 2017. DOI : https://doi.org/10.1073/pnas.1700010114

5. Koonin, EV 2012. Le dogme central tient-il toujours ?. Biol Direct 7, 27 (2012). https://doi.org/10.1186/1745-6150-7-27

6. Bellinger-Kawahara C, Cleaver JE, Diener TO, Prusiner SB : les prions de tremblante purifiés résistent à l'inactivation par irradiation UV. J Virol. 1987, 61 (1) : 159-166. Disponible en ligne sur https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/3097336/

7. Langeveld JPM, Jeng-Jie Wang JJ, et al 2003. Dégradation enzymatique de la protéine prion dans le tronc cérébral des bovins et des moutons infectés. Le Journal des maladies infectieuses, volume 188, numéro 11, 1er décembre 2003, pages 1782-1789. EST CE QUE JE: https://doi.org/10.1086/379664.

8. Mukhopadhyay S, Krishnan R, Lemke EA, Lindquist S, Deniz AA : un monomère de prion de levure déployé de manière native adopte un ensemble de structures effondrées et fluctuant rapidement. Proc Natl Acad Sci US A. 2007, 104 (8) : 2649-2654. 10.1073/pnas.0611503104..DOI :: https://doi.org/10.1073/pnas.0611503104

9. Chernoff YO, Newnam GP, Kumar J, Allen K, Zink AD: Preuve d'un mutateur de protéine dans la levure: rôle du chaperon lié à Hsp70 ssb dans la formation, la stabilité et la toxicité du prion [PSI]. Mol Cell Biol. 1999, 19 (12) : 8103-8112. EST CE QUE JE: https://doi.org/10.1128/mcb.19.12.8103

10. Halfmann R, Alberti S, Lindquist S : Prions, homéostasie des protéines et diversité phénotypique. Tendances Cell Biol. 2010, 20 (3) : 125-133. 10.1016/j.tcb.2009.12.003.DOI : https://doi.org/10.1016/j.tcb.2009.12.003

11. Tuite M, Stojanovski K, Ness F, Merritt G, Koloteva-Levine N : Facteurs cellulaires importants pour la formation de novo des prions de levure. Biochem Soc Trans. 2008, 36 (Pt 5) : 1083-1087.DOI : https://doi.org/10.1042/BST0361083

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Rajeev Soni
Rajeev Sonihttps://www.RajeevSoni.org/
Le Dr Rajeev Soni (ID ORCID : 0000-0001-7126-5864) est titulaire d'un doctorat. en biotechnologie de l'Université de Cambridge, Royaume-Uni et a 25 ans d'expérience de travail à travers le monde dans divers instituts et multinationales tels que The Scripps Research Institute, Novartis, Novozymes, Ranbaxy, Biocon, Biomerieux et en tant que chercheur principal avec US Naval Research Lab dans la découverte de médicaments, le diagnostic moléculaire, l'expression de protéines, la fabrication de produits biologiques et le développement commercial.

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