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L'origine des machines moléculaires

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L'ADN contient des informations génétiques et détient la clé de l'évolution des organismes vivants. Les mécanismes de transcription et de traduction permettent aux cellules vivantes de traiter les informations codées dans l'ADN. À cette fin, la transcription et la traduction sont des mécanismes fondamentaux nécessaires pour permettre l'évolution des organismes. Les machines moléculaires (enzymes) exécutent ces mécanismes en lisant l'information contenue dans l'ADN et en l'utilisant pour construire des protéines.

La première cellule vivante contenait-elle la machinerie nécessaire à la traduction et à la transcription ? ou ont-ils évolué avec le temps ?

ÉDITER: Modification de la question pour réduire la portée.


L'hypothèse principale est que tout part de l'ARN. "Le monde de l'ARN". Il n'y avait ni ADN ni protéines. Les deux fonctions étaient assurées par l'ARN. Maintenant, il n'y a pas d'organisme vivant qui transporte des informations dans l'ARN (seulement des virus…), mais il existe des "enzymes" issues de l'ARN - les ribozymes.
L'évolution vers l'ADN était plus tardive, selon cette hypothèse.
Il y a un très bon article sur le wiki.
http://en.wikipedia.org/wiki/RNA_world_hypothesis
ou si tu veux quelque chose de plus regarde ici
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26876/

Sommaire

De notre connaissance des organismes actuels et des molécules qu'ils contiennent, il semble probable que le développement des mécanismes directement autocatalytiques fondamentaux des systèmes vivants ait commencé avec l'évolution de familles de molécules qui pourraient catalyser leur propre réplication. Avec le temps, une famille de catalyseurs d'ARN coopérants a probablement développé la capacité de diriger la synthèse de polypeptides. L'ADN est probablement un ajout tardif : comme l'accumulation de catalyseurs protéiques supplémentaires a permis à des cellules plus efficaces et complexes d'évoluer, la double hélice d'ADN a remplacé l'ARN en tant que molécule plus stable pour stocker les quantités accrues d'informations génétiques requises par ces cellules.


L'histoire de la PCR


Rendre la poursuite possible

Malheureusement, parler est bon marché. Qu'est-ce qui a empêché Turing de se mettre au travail sur-le-champ ? Premièrement, les ordinateurs devaient changer fondamentalement. Avant 1949, les ordinateurs manquaient d'une condition préalable essentielle à l'intelligence : ils ne pouvaient pas stocker des commandes, mais seulement les exécuter. En d'autres termes, on pouvait dire aux ordinateurs quoi faire, mais ils ne pouvaient pas se souvenir de ce qu'ils avaient fait. Deuxièmement, l'informatique était extrêmement coûteuse. Au début des années 1950, le coût de location d'un ordinateur s'élevait à 200 000 $ par mois. Seules les universités prestigieuses et les grandes entreprises technologiques pouvaient se permettre de s'aventurer dans ces eaux inexplorées. Une preuve de concept ainsi que le plaidoyer de personnalités de premier plan étaient nécessaires pour persuader les sources de financement que l'intelligence artificielle valait la peine d'être poursuivie.


2. Les pionniers imaginatifs de la nanotechnologie

Le physicien américain et lauréat du prix Nobel Richard Feynman introduire le concept de nanotechnologie en 1959. Au cours de la réunion annuelle de l'American Physical Society, Feynman a présenté une conférence intitulée &# x0201cIl&# x02019s Beaucoup de place en bas&# x0201d à l'Institut de Californie Technologie (Caltech). Dans cette conférence, Feynman a émis l'hypothèse "Pourquoi ne pouvons-nous pas écrire les 24 volumes de l'Encyclopedia Britannica sur la tête d'une épingle ?&# x0201d, et a décrit une vision consistant à utiliser des machines pour construire des machines plus petites et jusqu'au niveau moléculaire [5]. Cette nouvelle idée a démontré que les hypothèses de Feynman se sont avérées correctes, et pour ces raisons, il est considéré comme le père de la nanotechnologie moderne. Après quinze ans, Norio Taniguchi, un scientifique japonais a été le premier à utiliser et à définir le terme « nanotechnologie » en 1974 comme suit : « la nanotechnologie consiste principalement en le traitement de la séparation, de la consolidation et de la déformation de matériaux par un atome ou un molécule” [6].

Après que Feynman eut découvert ce nouveau domaine de recherche suscitant l'intérêt de nombreux scientifiques, deux approches ont été développées décrivant les différentes possibilités de synthèse de nanostructures. Ces approches de fabrication se répartissent en deux catégories : descendantes et ascendantes, qui diffèrent en termes de qualité, de vitesse et de coût.

L'approche descendante consiste essentiellement à décomposer le matériau en vrac pour obtenir des particules de taille nanométrique. Ceci peut être réalisé en utilisant des techniques avancées telles que l'ingénierie de précision et la lithographie qui ont été développées et optimisées par l'industrie au cours des dernières décennies. L'ingénierie de précision prend en charge la majorité de l'industrie micro-électronique pendant tout le processus de production, et les hautes performances peuvent être atteintes grâce à l'utilisation d'une combinaison d'améliorations. Celles-ci incluent l'utilisation de nanostructures avancées à base de diamant ou de nitrure de bore cubique et de capteurs pour le contrôle de la taille, combinées à des technologies de commande numérique et d'asservissement avancées. La lithographie implique la structuration d'une surface par exposition à la lumière, aux ions ou aux électrons, et le dépôt de matériau sur cette surface pour produire le matériau souhaité [7].

L'approche ascendante fait référence à l'accumulation de nanostructures à partir du bas : atome par atome ou molécule par molécule par des méthodes physiques et chimiques à l'échelle nanométrique (1 nm à 100 nm) en utilisant une manipulation contrôlée de auto-assemblage d'atomes et de molécules. La synthèse chimique est une méthode de production de matériaux bruts qui peuvent être utilisés soit directement dans le produit sous leur forme désordonnée en vrac, soit comme éléments constitutifs de matériaux ordonnés plus avancés. L'auto-assemblage est une approche ascendante dans laquelle des atomes ou des molécules s'organisent en nanostructures ordonnées par des interactions chimiques-physiques entre eux. L'assemblage positionnel est la seule technique dans laquelle des atomes, des molécules ou des amas peuvent être positionnés librement un par un [7].

Le concept général de top down et bottom up et les différentes méthodes adoptées pour synthétiser des nanoparticules en utilisant ces techniques sont résumés dans la figure 2 . En 1986, K. Eric Drexler a publié le premier livre sur la nanotechnologie 𠇎ngines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology”, qui a conduit à la popularisation de la théorie de “molecular engineering” [8]. Drexler a décrit l'accumulation de machines complexes à partir d'atomes individuels, qui peuvent manipuler indépendamment des molécules et des atomes et produire ainsi des nanostructures d'auto-assemblage. Plus tard, en 1991, Drexler, Peterson et Pergamit ont publié un autre livre intitulé “Unbounding the Future: the Nanotechnology Revolution” dans lequel ils utilisent les termes “nanobots” ou 𠇊ssemblers” pour les nanoprocessus dans les applications médicales et puis le célèbre terme “nanomedicine” a été utilisé pour la première fois par la suite [9].

Le concept de technologie descendante et ascendante : différentes méthodes de synthèse de nanoparticules.


L'origine des machines moléculaires - Biologie

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L'Institut de biologie moléculaire - l'IMB - est un groupe de biologistes, de chimistes et de physiciens de l'Université de l'Oregon qui ont mis leur expertise en commun pour s'attaquer aux questions fondamentales de la biologie moléculaire. Quels sont les principes sous-jacents qui définissent la vie ? Comment les organismes se développent-ils et réagissent-ils à leur environnement de manière organisée ? Comment évolue la vie ? Comment pouvons-nous traduire notre compréhension moléculaire en de nouvelles thérapies ?

Pour répondre à ces questions, l'IMB dispose d'une faculté hautement collaborative avec une expertise en génomique, biologie cellulaire, biochimie/biophysique, biologie des systèmes, microbiologie et biologie évolutive. Nos chercheurs utilisent une grande variété de systèmes biologiques, du poisson zèbre sans germe aux machines moléculaires reconstituées in vitro en passant par les modèles informatiques. En conséquence, les étudiants inscrits à notre programme de doctorat en ressortent avec les vastes compétences conceptuelles et techniques nécessaires pour réussir dans la recherche biologique moderne. De plus, nos installations ultramodernes et notre excellent personnel de soutien permettent aux membres de la communauté IMB de concentrer leurs efforts sur la science.

L'Institut de biologie moléculaire s'efforce de créer un environnement inclusif et accueillant pour les scientifiques de toutes origines raciales, ethniques, socio-économiques et autres. Le racisme systémique, voire meurtrier, a créé des barrières séculaires pour les scientifiques noirs en particulier. Nous nous engageons à accomplir le difficile travail de faire tomber ces barrières. La direction de l'IMB reconnaît pleinement que notre rôle passé, présent et futur en tant que gardiens de la science nous impose la responsabilité de travailler à la correction de ces inégalités. Nous reconnaissons également que notre succès dépend de l'engagement et de l'apprentissage des professeurs, du personnel, des stagiaires et de la communauté au sens large pour concevoir et mettre en œuvre de véritables solutions. Nous vous invitons à partager vos réflexions et à vous joindre à nous pour lutter contre le racisme et les préjugés. Ensemble, nous cultiverons un institut qui nourrit la diversité pour améliorer la société tout en permettant une science plus audacieuse et plus créative.


L'origine des machines moléculaires - Biologie

Un long chemin mène des origines de la « vie » primitive, qui existait il y a au moins 3,5 milliards d'années, à la profusion et à la diversité de la vie qui existe aujourd'hui. Ce chemin est mieux compris comme un produit de l'évolution.

Contrairement à l'opinion populaire, ni le terme ni l'idée d'évolution biologique n'ont commencé avec Charles Darwin et son principal ouvrage, Sur l'origine des espèces au moyen de la sélection naturelle (1859). De nombreux érudits des anciens philosophes grecs avaient déduit que des espèces similaires descendaient d'un ancêtre commun. Le mot "évolution" est apparu pour la première fois dans la langue anglaise en 1647 dans un lien non biologique, et il est devenu largement utilisé en anglais pour toutes sortes de progressions à partir de débuts plus simples. Le terme Darwin le plus souvent utilisé pour désigner l'évolution biologique était « descendance avec modification », ce qui reste une bonne brève définition du processus aujourd'hui.

Darwin a proposé que l'évolution puisse s'expliquer par la survie différentielle des organismes suivant leur variation naturelle - un processus qu'il a appelé « sélection naturelle ». Selon ce point de vue, les descendants des organismes diffèrent les uns des autres et de leurs parents de manière héréditaire, c'est-à-dire qu'ils peuvent transmettre génétiquement les différences à leur propre progéniture. De plus, les organismes dans la nature produisent généralement plus de descendants qu'ils ne peuvent survivre et se reproduire compte tenu des contraintes de nourriture, d'espace et d'autres ressources environnementales. Si une progéniture particulière a des traits qui lui confèrent un avantage dans un environnement particulier, cet organisme aura plus de chances de survivre et de transmettre ces traits. Au fur et à mesure que les différences s'accumulent au fil des générations, les populations d'organismes divergent de leurs ancêtres.

L'hypothèse originale de Darwin a subi d'importantes modifications et expansions, mais les concepts centraux restent fermes. Des études de génétique et de biologie moléculaire - domaines inconnus à l'époque de Darwin - ont expliqué l'apparition des variations héréditaires essentielles à la sélection naturelle. Les variations génétiques résultent de changements ou de mutations dans la séquence nucléotidique de l'ADN, la molécule à partir de laquelle les gènes sont fabriqués. De tels changements dans l'ADN peuvent maintenant être détectés et décrits avec une grande précision.

Les mutations génétiques surviennent par hasard. Ils peuvent ou non doter l'organisme de meilleurs moyens de survie dans son environnement. Mais si une variante de gène améliore l'adaptation à l'environnement (par exemple, en permettant à un organisme de mieux utiliser un nutriment disponible, ou d'échapper plus efficacement aux prédateurs, comme par des pattes plus fortes ou une coloration déguisée), les organismes porteurs de ce gène sont plus susceptibles de survivre et de se reproduire que ceux qui n'en ont pas. Au fil du temps, leur descendance aura tendance à augmenter, modifiant les caractéristiques moyennes de la population. Bien que la variation génétique sur laquelle fonctionne la sélection naturelle soit basée sur des éléments aléatoires ou aléatoires, la sélection naturelle elle-même produit un changement « adaptatif » – tout le contraire du hasard.

Les scientifiques ont également acquis une compréhension des processus par lesquels les nouvelles espèces naissent. Une nouvelle espèce est une espèce dans laquelle les individus ne peuvent pas s'accoupler et produire des descendants viables avec des individus d'une espèce préexistante. La scission d'une espèce en deux commence souvent parce qu'un groupe d'individus est géographiquement séparé du reste. Cela est particulièrement évident dans les îles éloignées et éloignées, telles que les Galáacutepagos et l'archipel d'Hawaï, dont la grande distance des Amériques et de l'Asie signifie que les colonisateurs arrivants auront peu ou pas de possibilité de s'accoupler avec des individus restant sur ces continents. Les montagnes, les rivières, les lacs et autres barrières naturelles expliquent également la séparation géographique entre les populations qui appartenaient autrefois à la même espèce.

Une fois isolés, des groupes d'individus séparés géographiquement se différencient génétiquement à la suite de mutations et d'autres processus, y compris la sélection naturelle. L'origine d'une espèce est souvent un processus graduel, de sorte qu'au début l'isolement reproductif entre des groupes séparés d'organismes n'est que partiel, mais il finit par devenir complet. Les scientifiques accordent une attention particulière à ces situations intermédiaires, car elles aident à reconstituer les détails du processus et à identifier des gènes particuliers ou des ensembles de gènes qui expliquent l'isolement reproductif entre les espèces.

Un exemple particulièrement convaincant de spéciation concerne les 13 espèces de pinsons étudiées par Darwin sur les îles Galáacutepagos, maintenant connues sous le nom de pinsons de Darwin. Les ancêtres de ces pinsons semblent avoir émigré du continent sud-américain vers les Galáacutepagos. Aujourd'hui, les différentes espèces de pinsons de l'île ont des habitats, des régimes alimentaires et des comportements distincts, mais les mécanismes impliqués dans la spéciation continuent de fonctionner. Un groupe de recherche dirigé par Peter et Rosemary Grant de l'Université de Princeton a montré qu'une seule année de sécheresse sur les îles peut entraîner des changements évolutifs chez les pinsons. La sécheresse diminue les réserves de noix facilement cassables mais permet la survie des plantes qui produisent des noix plus grosses et plus dures. Les sécheresses favorisent donc les oiseaux au bec fort et large qui peuvent casser ces graines plus dures, produisant des populations d'oiseaux avec ces traits. Les subventions ont estimé que si des sécheresses se produisent environ une fois tous les 10 ans sur les îles, une nouvelle espèce de pinson pourrait apparaître dans seulement 200 ans environ.

Les sections suivantes examinent plus en détail plusieurs aspects de l'évolution biologique, en examinant la paléontologie, l'anatomie comparée, la biogéographie, l'embryologie et la biologie moléculaire pour obtenir des preuves supplémentaires à l'appui de l'évolution.

Le record des fossiles

Bien que ce soit Darwin, par-dessus tout, qui ait rassemblé le premier des preuves convaincantes de l'évolution biologique, les premiers chercheurs avaient reconnu que les organismes sur Terre avaient systématiquement changé sur de longues périodes de temps. Par exemple, en 1799, un ingénieur du nom de William Smith rapporta que, dans les couches rocheuses non perturbées, les fossiles se trouvaient dans un ordre séquentiel défini, avec des fossiles d'apparence plus moderne plus près du sommet. Parce que les couches inférieures de la roche ont logiquement été déposées plus tôt et sont donc plus anciennes que les couches supérieures, la séquence de fossiles pourrait également recevoir une chronologie du plus ancien au plus jeune. Ses découvertes ont été confirmées et étendues dans les années 1830 par le paléontologue William Lonsdale, qui a reconnu que les restes fossiles d'organismes des couches inférieures étaient plus primitifs que ceux ci-dessus. Aujourd'hui, plusieurs milliers d'anciens gisements de roche ont été identifiés qui montrent des successions correspondantes d'organismes fossiles.

Ainsi, la séquence générale des fossiles avait déjà été reconnue avant que Darwin ne conçoive la descendance avec modification. Mais les paléontologues et les géologues d'avant Darwin utilisaient la séquence de fossiles dans les roches non pas comme preuve de l'évolution biologique, mais comme base pour établir la séquence originale des strates rocheuses qui avaient été structurellement perturbées par des tremblements de terre et d'autres forces.

A l'époque de Darwin, la paléontologie était encore une science rudimentaire. De grandes parties de la succession géologique des roches stratifiées étaient inconnues ou insuffisamment étudiées.

Darwin s'inquiétait donc de la rareté des formes intermédiaires entre certains grands groupes d'organismes.

Aujourd'hui, de nombreuses lacunes dans les archives paléontologiques ont été comblées par les recherches des paléontologues. Des centaines de milliers d'organismes fossiles, trouvés dans des séquences rocheuses bien datées, représentent des successions de formes à travers le temps et manifestent de nombreuses transitions évolutives. Comme mentionné précédemment, la vie microbienne du type le plus simple existait déjà il y a 3,5 milliards d'années. La plus ancienne preuve d'organismes plus complexes (c'est-à-dire des cellules eucaryotes, qui sont plus complexes que les bactéries) a été découverte dans des fossiles scellés dans des roches vieilles d'environ 2 milliards d'années. Les organismes multicellulaires, qui sont les champignons, les plantes et les animaux familiers, n'ont été trouvés que dans les couches géologiques plus jeunes. La liste suivante présente l'ordre dans lequel sont apparues des formes de vie de plus en plus complexes :


Forme de vie Des millions d'années depuis
Première apparition connue
(Approximatif)
Microbienne (cellules procaryotes) 3,500
Complexe (cellules eucaryotes) 2,000
Premiers animaux multicellulaires 670
Animaux à coquillages 540
Vertébrés (poissons simples) 490
Amphibiens 350
Reptiles 310
Mammifères 200
Primates non humains 60
Premiers singes 25
Ancêtres australopithèques de l'homme 4
Les humains modernes 0 .15 (150 000 ans)

Tant de formes intermédiaires ont été découvertes entre les poissons et les amphibiens, entre les amphibiens et les reptiles, entre les reptiles et les mammifères, et le long des lignées de descendance des primates qu'il est souvent difficile d'identifier catégoriquement lorsque le passage d'une espèce à une autre se produit. En fait, presque tous les fossiles peuvent être considérés comme des intermédiaires dans un certain sens, ce sont des formes de vie qui se situent entre les formes qui les ont précédés et celles qui ont suivi.

Les archives fossiles fournissent ainsi des preuves cohérentes d'un changement systématique à travers le temps - de la descente avec modification. À partir de cet énorme corpus de preuves, on peut prédire qu'aucun renversement ne sera trouvé dans les futures études paléontologiques. C'est-à-dire que les amphibiens n'apparaîtront pas avant les poissons, ni les mammifères avant les reptiles, et aucune vie complexe n'apparaîtra dans les archives géologiques avant les plus anciennes cellules eucaryotes. Cette prédiction a été confirmée par les preuves qui se sont accumulées jusqu'à présent : aucun renversement n'a été trouvé.

Structures communes

Les inférences sur l'ascendance commune dérivées de la paléontologie sont renforcées par l'anatomie comparée. Par exemple, les squelettes des humains, des souris et des chauves-souris sont étonnamment similaires, malgré les différents modes de vie de ces animaux et la diversité des environnements dans lesquels ils s'épanouissent. La correspondance de ces animaux, os par os, peut être observée dans toutes les parties du corps, y compris les membres, pourtant une personne écrit, une souris court et une chauve-souris vole avec des structures construites d'os qui sont différents dans les détails mais similaires en général. structure et relation les uns avec les autres.

Les scientifiques appellent de telles structures des homologies et ont conclu qu'elles s'expliquent le mieux par une descendance commune. Les anatomistes comparatifs étudient de telles homologies, non seulement dans la structure osseuse mais aussi dans d'autres parties du corps, en établissant des relations à partir de degrés de similitude. Leurs conclusions fournissent des inférences importantes sur les détails de l'histoire de l'évolution, des inférences qui peuvent être testées par des comparaisons avec la séquence des formes ancestrales dans les archives paléontologiques.

L'oreille et la mâchoire des mammifères sont des exemples dans lesquels la paléontologie et l'anatomie comparée se combinent pour montrer une ascendance commune à travers les étapes de transition. Les mâchoires inférieures des mammifères ne contiennent qu'un seul os, alors que celles des reptiles en ont plusieurs. Les autres os de la mâchoire du reptile sont homologues aux os que l'on trouve maintenant dans l'oreille des mammifères. Les paléontologues ont découvert des formes intermédiaires de reptiles ressemblant à des mammifères (Therapsida) avec une double articulation de la mâchoire - l'une composée des os qui persistent dans les mâchoires des mammifères, l'autre constituée d'os qui sont finalement devenus le marteau et l'enclume de l'oreille des mammifères.

La distribution des espèces

La biogéographie a également apporté des preuves de la descendance d'ancêtres communs. La diversité de la vie est extraordinaire. Environ 250 000 espèces de plantes vivantes, 100 000 espèces de champignons et un million d'espèces d'animaux ont été décrites et nommées, chacune occupant son propre environnement écologique ou niche et le recensement est loin d'être complet. Certaines espèces, comme les êtres humains et notre compagnon le chien, peuvent vivre dans un large éventail d'environnements. D'autres sont étonnamment spécialisés. Une espèce de champignon ( Laboulbenia ) pousse exclusivement sur la partie postérieure des ailes couvrantes d'une seule espèce de coléoptère ( Aphaenops cronei ) que l'on ne trouve que dans certaines grottes du sud de la France. Les larves de la mouche Drosophila carcinophila ne peuvent se développer que dans des sillons spécialisés sous les rabats de la troisième paire d'appendices buccaux d'un crabe terrestre que l'on ne trouve que sur certaines îles des Caraïbes.

Comment rendre intelligible la diversité colossale des êtres vivants et l'existence de créatures aussi extraordinaires et apparemment fantaisistes que le champignon, le scarabée et la mouche décrits ci-dessus ? Et pourquoi des groupes d'îles comme les Galáacutepagos sont-ils si souvent habités par des formes similaires à celles du continent le plus proche mais appartenant à des espèces différentes ? La théorie évolutionniste explique que la diversité biologique résulte de l'adaptation des descendants de prédécesseurs locaux ou migrants à leurs divers environnements. Cette explication peut être testée en examinant les espèces actuelles et les fossiles locaux pour voir s'ils ont des structures similaires, ce qui indiquerait comment l'une est dérivée de l'autre. En outre, il devrait y avoir des preuves que des espèces sans ascendance locale établie ont migré dans la localité.

Partout où de tels tests ont été effectués, ces conditions ont été confirmées. Un bon exemple est fourni par les populations de mammifères d'Amérique du Nord et du Sud, où des organismes indigènes très différents ont évolué de manière isolée jusqu'à l'émergence de l'isthme de Panama il y a environ 3 millions d'années. Par la suite, le tatou, le porc-épic et l'opossum - des mammifères d'origine sud-américaine - ont migré vers le nord, ainsi que de nombreuses autres espèces de plantes et d'animaux, tandis que le puma et d'autres espèces nord-américaines ont traversé l'isthme vers le sud.

Les preuves que Darwin a trouvées de l'influence de la distribution géographique sur l'évolution des organismes se sont renforcées avec l'avancement des connaissances. Par exemple, environ 2 000 espèces de mouches appartenant au genre Drosophila se trouvent aujourd'hui dans le monde. Environ un quart d'entre eux ne vivent qu'à Hawaï. Plus d'un millier d'espèces d'escargots et d'autres mollusques terrestres ne se trouvent également qu'à Hawaï. L'explication biologique de la multiplicité des espèces apparentées dans les localités éloignées est que cette grande diversité est une conséquence de leur évolution à partir de quelques ancêtres communs qui ont colonisé un environnement isolé. Les îles hawaïennes sont éloignées de tout continent ou d'autres îles et, sur la base de preuves géologiques, elles n'ont jamais été rattachées à d'autres terres. Ainsi, les quelques colonisateurs qui ont atteint les îles hawaïennes ont trouvé de nombreuses niches écologiques disponibles, où ils ont pu, sur de nombreuses générations, subir des changements évolutifs et une diversification. Aucun mammifère autre qu'une espèce de chauve-souris ne vivait dans les îles hawaïennes lorsque les premiers colons humains sont arrivés de la même manière, de nombreux autres types de plantes et d'animaux étaient absents.

Les îles Hawaï ne sont pas moins hospitalières que d'autres parties du monde pour les espèces absentes. Par exemple, les porcs et les chèvres se sont multipliés à l'état sauvage à Hawaï, et d'autres animaux domestiques y prospèrent également. L'explication scientifique de l'absence de nombreux types d'organismes et de la grande multiplication de quelques-uns est que de nombreux types d'organismes n'ont jamais atteint les îles, en raison de leur isolement géographique. Ceux qui ont atteint les îles se sont diversifiés au fil du temps en raison de l'absence d'organismes apparentés qui se disputeraient les ressources.

Similitudes au cours du développement

L'embryologie, l'étude du développement biologique à partir du moment de la conception, est une autre source de preuves indépendantes de la descendance commune. Les balanes, par exemple, sont des crustacés sédentaires avec peu de similitude apparente avec d'autres
crustacés comme les homards, les crevettes ou les copépodes. Pourtant, les balanes passent par un stade larvaire nageant librement dans lequel elles ressemblent à d'autres larves de crustacés. La similitude des stades larvaires soutient la conclusion que tous les crustacés ont des parties homologues et une ascendance commune.

De même, une grande variété d'organismes, des mouches des fruits aux vers en passant par les souris et les humains, ont des séquences de gènes très similaires qui sont actifs au début du développement. Ces gènes influencent la segmentation ou l'orientation du corps dans tous ces groupes divers. La présence de tels gènes similaires faisant des choses similaires dans un si large éventail d'organismes s'explique mieux par leur présence dans un ancêtre commun très précoce de tous ces groupes.

Nouvelles preuves de la biologie moléculaire

Le principe unificateur de descendance commune qui émerge de toutes les preuves précédentes est renforcé par les découvertes de la biochimie et de la biologie moléculaire modernes.

Le code utilisé pour traduire les séquences nucléotidiques en séquences d'acides aminés est essentiellement le même dans tous les organismes. De plus, les protéines de tous les organismes sont invariablement composées du même ensemble de 20 acides aminés. Cette unité de composition et de fonction est un argument puissant en faveur de la descendance commune des organismes les plus divers.

En 1959, des scientifiques de l'Université de Cambridge au Royaume-Uni ont déterminé les structures tridimensionnelles de deux protéines que l'on trouve dans presque tous les animaux multicellulaires : l'hémoglobine et la myoglobine. L'hémoglobine est la protéine qui transporte l'oxygène dans le sang. La myoglobine reçoit l'oxygène de l'hémoglobine et le stocke dans les tissus jusqu'à ce qu'elle soit nécessaire. Il s'agissait des premières structures protéiques tridimensionnelles à être résolues, et elles ont fourni des informations clés. La myoglobine a une seule chaîne de 153 acides aminés enroulée autour d'un groupe d'atomes de fer et d'autres atomes (appelés "hème") auxquels l'oxygène se lie. L'hémoglobine, en revanche, est constituée de quatre chaînes : deux chaînes identiques constituées de 141 acides aminés et deux autres chaînes identiques constituées de 146 acides aminés. Cependant, chaque chaîne a un hème exactement comme celui de la myoglobine, et chacune des quatre chaînes de la molécule d'hémoglobine est repliée exactement comme la myoglobine. Il était immédiatement évident en 1959 que les deux molécules sont très étroitement liées.

Au cours des deux décennies suivantes, les séquences de myoglobine et d'hémoglobine ont été déterminées pour des dizaines de mammifères, oiseaux, reptiles, amphibiens, poissons, vers et mollusques. Toutes ces séquences étaient si manifestement liées qu'elles pouvaient être comparées en toute confiance avec les structures tridimensionnelles de deux étalons sélectionnés - la myoglobine de baleine et l'hémoglobine de cheval. Plus important encore, les différences entre les séquences de différents organismes pourraient être utilisées pour construire un arbre généalogique de la variation de l'hémoglobine et de la myoglobine parmi les organismes. Cet arbre était tout à fait en accord avec les observations dérivées de la paléontologie et de l'anatomie sur la descendance commune des organismes correspondants.

Des histoires familiales similaires ont été obtenues à partir des structures tridimensionnelles et des séquences d'acides aminés d'autres protéines, telles que le cytochrome c (une protéine impliquée dans le transfert d'énergie) et les protéines digestives trypsine et chymotrypsine. L'examen de la structure moléculaire offre un nouvel outil extrêmement puissant pour étudier les relations évolutives. La quantité d'informations est potentiellement énorme - aussi grande que les milliers de protéines différentes contenues dans les organismes vivants, et limitée uniquement par le temps et les ressources des biologistes moléculaires.

À mesure que la capacité de séquencer les nucléotides constituant l'ADN s'est améliorée, il est également devenu possible d'utiliser des gènes pour reconstituer l'histoire évolutive des organismes. En raison des mutations, la séquence de nucléotides d'un gène change progressivement au fil du temps. Plus deux organismes sont étroitement liés, moins leur ADN sera différent. Parce qu'il existe des dizaines de milliers de gènes chez les humains et d'autres organismes, l'ADN contient une énorme quantité d'informations sur l'histoire évolutive de chaque organisme.

Les gènes évoluent à des rythmes différents car, bien que la mutation soit un événement aléatoire, certaines protéines sont beaucoup plus tolérantes aux changements de leur séquence d'acides aminés que d'autres protéines. Pour cette raison, les gènes qui codent pour ces protéines plus tolérantes et moins contraintes évoluent plus rapidement. La vitesse moyenne à laquelle un type particulier de gène ou de protéine évolue donne lieu au concept d'« horloge moléculaire ». Les horloges moléculaires fonctionnent rapidement pour les protéines moins contraintes et lentement pour les protéines plus contraintes, bien qu'elles chronométrent toutes les mêmes événements évolutifs.

La figure de cette page compare trois horloges moléculaires : pour les protéines du cytochrome c, qui interagissent intimement avec d'autres macromolécules et sont assez contraintes dans leurs séquences d'acides aminés pour les hémoglobines moins rigidement contraintes, qui interagissent principalement avec l'oxygène et d'autres petites molécules et pour les fibrinopeptides, qui sont des fragments de protéines qui sont coupés de protéines plus grosses (fibrinogènes) lorsque le sang coagule. L'horloge des fibrinopeptides fonctionne rapidement. 1% des acides aminés changent en un peu plus d'un million d'années. A l'autre extrême, l'horloge moléculaire fonctionne lentement pour le cytochrome c un changement de 1 pour cent dans la séquence d'acides aminés nécessite 20 millions d'années. L'horloge de l'hémoglobine est intermédiaire.

Le concept d'horloge moléculaire est utile à deux fins. Il détermine les relations évolutives entre les organismes et indique le moment dans le passé où les espèces ont commencé à diverger les unes des autres. Une fois que l'horloge d'un gène ou d'une protéine particulière a été calibrée par référence à un événement dont l'heure est connue, l'heure chronologique réelle à laquelle tous les autres événements se sont produits peut être déterminée en examinant l'arbre de la protéine ou du gène.

Une autre source intéressante de preuves soutenant l'évolution implique des séquences d'ADN connues sous le nom de « pseudogènes ». Les pseudogènes sont des vestiges de gènes qui ne fonctionnent plus mais continuent d'être transportés dans l'ADN en tant que bagage excédentaire. Les pseudogènes changent également au fil du temps, car ils sont transmis d'ancêtres à descendants, et ils offrent un moyen particulièrement utile de reconstruire les relations évolutives.

Avec des gènes fonctionnels, une explication possible de la similitude relative entre les gènes de différents organismes est que leurs modes de vie sont similaires - par exemple, les gènes d'un cheval et d'un zèbre pourraient être plus similaires en raison de leurs habitats et comportements similaires que le gènes d'un cheval et d'un tigre. Mais cette explication possible ne fonctionne pas pour les pseudogènes, car ils ne remplissent aucune fonction. Au contraire, le degré de similitude entre les pseudogènes doit simplement refléter leur parenté évolutive. Plus le dernier ancêtre commun de deux organismes est éloigné, plus leurs pseudogènes seront dissemblables.

Les preuves de l'évolution de la biologie moléculaire sont accablantes et se multiplient rapidement. Dans certains cas, ces preuves moléculaires permettent d'aller au-delà des preuves paléontologiques. Par exemple, il a longtemps été postulé que les baleines descendaient de mammifères terrestres qui étaient retournés à la mer. D'après les preuves anatomiques et paléontologiques, les plus proches parents terrestres vivants des baleines semblaient être les mammifères à sabots pairs (bovins, moutons, chameaux, chèvres, etc.) modernes. Des comparaisons récentes de certains gènes de protéines du lait (bêta-caséine et kappa-caséine) ont confirmé cette relation et ont suggéré que le parent vivant terrestre le plus proche des baleines pourrait être l'hippopotame. Dans ce cas, la biologie moléculaire a augmenté les archives fossiles.

Le créationnisme et les preuves de l'évolution

Certains créationnistes citent ce qu'ils disent être un enregistrement fossile incomplet comme preuve de l'échec de la théorie de l'évolution. Les archives fossiles étaient incomplètes à l'époque de Darwin, mais bon nombre des lacunes importantes qui existaient alors ont été comblées par des recherches paléontologiques ultérieures. La preuve fossile la plus convaincante de l'évolution est peut-être la cohérence de la séquence des fossiles du début au plus récent. Nulle part sur

Sur Terre, trouvons-nous, par exemple, des mammifères dans les strates du Dévonien (l'âge des poissons), ou des fossiles humains coexistant avec des restes de dinosaures. Les strates non perturbées avec des organismes unicellulaires simples sont antérieures à celles avec des organismes multicellulaires, et les invertébrés précèdent les vertébrés nulle part cette séquence n'a été trouvée inversée. Les fossiles des strates adjacentes sont plus similaires que les fossiles des strates temporellement éloignées. La conclusion scientifique la plus raisonnable que l'on puisse tirer des archives fossiles est que la descente avec modification a eu lieu comme indiqué dans la théorie de l'évolution.

Les créationnistes spéciaux soutiennent que "personne n'a vu l'évolution se produire". Cela manque le point sur la façon dont la science teste les hypothèses. Nous ne voyons pas la Terre tourner autour du soleil ou des atomes qui composent la matière. Nous « voyons » leurs conséquences. Les scientifiques en déduisent que les atomes existent et que la Terre tourne parce qu'ils ont testé les prédictions dérivées de ces concepts par une observation et une expérimentation approfondies.

De plus, à petite échelle, nous « expérimentons » une évolution qui se produit chaque jour. Les changements annuels des virus de la grippe et l'émergence de bactéries résistantes aux antibiotiques sont tous deux le produit de forces évolutives. En effet, la rapidité avec laquelle des organismes à temps de génération courts, comme les bactéries et les virus, peuvent évoluer sous l'influence de leur environnement est d'une grande importance médicale. De nombreuses expériences de laboratoire ont montré qu'en raison de la mutation et de la sélection naturelle, ces micro-organismes peuvent changer de manière spécifique par rapport à ceux des générations immédiatement précédentes.

A plus grande échelle, l'évolution des moustiques résistants aux insecticides est un autre exemple de la ténacité et de l'adaptabilité des organismes sous stress environnemental. De même, les parasites du paludisme sont devenus résistants aux médicaments qui ont été largement utilisés pour les combattre pendant de nombreuses années. En conséquence, le paludisme est en augmentation, avec plus de 300 millions de cas cliniques de paludisme survenant chaque année.

Les données d'évolution moléculaire contredisent une proposition récente appelée « théorie de la conception intelligente ». Les partisans de cette idée soutiennent que la complexité structurelle est la preuve de la main directe de Dieu dans la création spéciale d'organismes tels qu'ils sont aujourd'hui. Ces arguments font écho à ceux du religieux du XVIIIe siècle William Paley qui soutenait que l'œil des vertébrés, en raison de son organisation complexe, avait été spécialement conçu dans sa forme actuelle par un Créateur omnipotent. Les partisans de la conception intelligente moderne soutiennent que les structures moléculaires telles que l'ADN, ou les processus moléculaires tels que les nombreuses étapes par lesquelles le sang passe lorsqu'il coagule, sont si irréductiblement complexes qu'ils ne peuvent fonctionner que si tous les composants fonctionnent en même temps. Ainsi, les partisans de la conception intelligente affirment que ces structures et processus n'auraient pas pu évoluer selon le mode pas à pas caractéristique de la sélection naturelle.

Cependant, les structures et les processus qui sont prétendument complexes « irréductiblement » ne sont généralement pas examinés de plus près. Par exemple, il est incorrect de supposer qu'une structure complexe ou un processus biochimique ne peut fonctionner que si tous ses composants sont présents et fonctionnent comme nous les voyons aujourd'hui. Des systèmes biochimiques complexes peuvent être construits à partir de systèmes plus simples grâce à la sélection naturelle. Ainsi, "l'histoire" d'une protéine peut être retracée à travers des organismes plus simples. Les poissons sans mâchoire ont une hémoglobine plus simple que les poissons à mâchoires, qui à leur tour ont une hémoglobine plus simple que les mammifères.

L'évolution de systèmes moléculaires complexes peut se produire de plusieurs manières. La sélection naturelle peut rassembler des parties d'un système pour une fonction à un moment donné, puis, plus tard, recombiner ces parties avec d'autres systèmes de composants pour produire un système qui a une fonction différente. Les gènes peuvent être dupliqués, modifiés, puis amplifiés par sélection naturelle. La cascade biochimique complexe résultant de la coagulation du sang a été expliquée de cette manière.


Diversité des systèmes et mécanismes d'action CRISPR-Cas

En termes généraux, il existe deux classes principales [64] de systèmes CRISPR-Cas, qui englobent cinq types principaux et 16 sous-types différents basés sur cas contenu génétique, cas architecture d'opéron, séquences de protéines Cas et processus qui sous-tendent les étapes susmentionnées (Fig. 1) [65, 66]. La première classe est définie par des complexes effecteurs multiprotéiques (Cascade, Cmr, Csm), et englobe les types I, III et IV. En particulier, les systèmes de type I sont les systèmes les plus fréquents et les plus répandus, qui ciblent l'ADN de manière cascade et dépendante de PAM, détruisant les acides nucléiques cibles en utilisant la protéine signature Cas3 [26, 28, 67-71] (Fig. 2). De nombreuses études ont conduit à une caractérisation biochimique et structurale approfondie des protéines effectrices et des complexes protéine-ADN-ARN impliqués dans les systèmes CRISPR-Cas de type I [20, 23, 24, 46, 72-77]. De même, les systèmes de type III se produisent fréquemment chez les archées et sont caractérisés par les complexes multiprotéiques Csm [78-82] ou Cmr [16, 83-95], ils fonctionnent de manière indépendante de PAM et peuvent cliver l'ADN ou l'ARN en utilisant la signature Cas10 protéine avec des nucléases effectrices telles que Cmr4 (la RNase dans le complexe Cmr pour les systèmes de type III-B) [85, 95] et Csm3 (la RNase dans le complexe Csm pour les systèmes de type III-A) [81, 82]. Il est intéressant de noter que plusieurs études récentes ont révélé que les systèmes CRISPR-Cas de type III peuvent en fait cibler les deux types d'acides nucléiques, via le clivage co-transcriptionnel de l'ARN et de l'ADN [80, 82]. Plus précisément, des sites actifs distincts au sein du complexe effecteur de la ribonucléoprotéine Cas10-Csm entraînent le clivage co-transcriptionnel de l'ADN guidé par l'ARN et le clivage de l'ARN [80]. Les systèmes de type IV sont plutôt rares et restent encore à caractériser en termes de distribution et de fonction.

Diversité des machines moléculaires CRISPR-Cas. Deux classes principales de systèmes CRISPR-Cas existent, qui sont définies par la nature de leurs nucléases effectrices Cas, soit constituées de complexes multiprotéiques (classe 1), soit par une seule protéine signature (classe 2). Pour les systèmes de classe 1, les principaux types de systèmes CRISPR-Cas comprennent les systèmes de type I et de type III. Illustré ici à titre d'exemple, le Escherichia coli Système K12 type I-E (en haut à gauche) cible des séquences flanquées d'une PAM située en 5'. Les ARN guides sont générés par Cascade, d'une manière définie par Cas6 et contiennent généralement une poignée 5' de huit nucléotides dérivée de la répétition CRISPR, une séquence d'espacement complète et une épingle à cheveux 3' dérivée de la répétition CRISPR. Suite à l'entaille du brin cible, l'exonucléase Cas3 3' à 5' détruit l'ADN cible de manière directionnelle. Dans le Pyrococcus furiosus Système DSM 3638 type III-B (en bas à gauche), un court guide d'ARNcr oriente le complexe Cmr vers l'ARN simple brin complémentaire de manière indépendante de PAM. Pour le type canonique II-A Streptocoque thermophilus Système LMD-9 (En haut à droite), un guide double crRNA-tracrRNA généré par Cas9 et la RNase III cible une séquence complémentaire d'ADN PAM flanquée en 3' pour la genèse d'une cassure double brin précise à l'aide de deux domaines nickase (RuvC et HNH). Pour le Francisella novicida Système U112 type V (en bas à droite), un seul ARN guide cible l'ADNdb complémentaire flanqué d'un 5'-PAM à l'aide de Cpf1, ce qui génère une rupture d'ADNdb décalée. Cascade Complexe de défense antivirale associé à CRISPR, CRISPR répétition palindromique courte regroupée régulièrement espacée, ARNcr ARN CRISPR, ADNdb ADN double brin, L leader, NT nucléotide, PAM motif adjacent au protospacer, ARNsb ARN simple brin, tracrARN ARN CRISPR trans-activant

En revanche, la deuxième classe est définie par des protéines effectrices uniques et englobe les types II et V. Les systèmes de type II sont définis par la populaire endonucléase Cas9 [22], qui repose sur des guides doubles crRNA-tracrRNA [30] qui dirigent le RuvC et le HNH. domaines de nickase pour générer des cassures d'ADN précises et franches dans les séquences d'ADN cibles flanquées d'un PAM 3' [22, 31-34, 96, 97]. Les systèmes de type V sont rares et caractérisés par la signature nucléase Cpf1, qui est guidée par un seul ARNcr qui dirige cette endonucléase de type RuvC pour une coupure d'ADNdb décalée afin de produire des extrémités collantes dans les séquences d'ADN cibles flanquées d'un PAM 5' [98] .

Récemment, plusieurs études ont montré que, bien que les systèmes CRISPR-Cas fonctionnent généralement en trois étapes distinctes, impliquant des processus moléculaires particuliers et diverses machines moléculaires Cas, les étapes d'adaptation et d'interférence peuvent en fait être couplées [48, 99-101], ce qui est cohérent. avec l'hypothèse d'amorçage [48, 102-104]. Plus précisément, la liaison différentielle détermine si l'ADN cible apparenté doit être détruit dans le cadre de la voie d'interférence, ou si des séquences partiellement complémentaires doivent être dirigées vers la voie d'adaptation [48]. Le couplage des étapes d'adaptation et d'interférence reflète également leur co-dépendance aux séquences Cas9 et PAM dans les systèmes de type II [100, 101, 105], et implique un modèle « couper-coller » plutôt que « copier-coller » [ 100].

Dans l'ensemble, une large diversité génétique et fonctionnelle des systèmes immunitaires CRISPR-Cas se produit dans les génomes de nombreuses bactéries et de la plupart des archées. Les dénominateurs communs incluent l'immunité codée par l'ADN dans les puces CRISPR qui produisent de petits ARN guides, qui définissent des cibles spécifiques à la séquence pour les nucléases Cas et le clivage ultérieur des acides nucléiques. L'universel cas1 et cas2 Les gènes, impliqués dans l'acquisition d'espaceurs polarisés, spécifiques à la séquence et à la structure médiée par l'intégrase au cours de la phase d'adaptation [106–108], sont présents dans tous les types et sous-types caractérisés dans les deux classes principales. En revanche, il existe une variabilité substantielle entre les classes, les types et les sous-types concernant la nature, la séquence et la structure des ARN CRISPR et des protéines Cas impliqués, la dépendance et l'emplacement des séquences PAM et la nature de l'acide nucléique cible. Dans l'ensemble, cela illustre la grande diversité multidimensionnelle des systèmes CRISPR-Cas, leurs fonctions biologiques natives et le potentiel relatif pour diverses applications biotechnologiques et industrielles.

La diversité des systèmes CRISPR-Cas reflète leurs divers rôles fonctionnels. Bien que la fonction principale établie des systèmes CRISPR-Cas soit l'immunité adaptative contre les éléments génétiques invasifs tels que les plasmides et les virus, plusieurs études les ont indépendamment impliqués dans d'autres fonctions, y compris le contrôle transcriptionnel endogène, ainsi que la résistance au stress, la pathogénicité et la régulation du biofilm. formation [63, 109-114].

De futures études devraient déterminer la justification des biais de distribution dans divers groupes phylogénétiques, de l'absence de systèmes CRISPR-Cas dans tant de bactéries, et de démêler les liens fonctionnels entre l'immunité et d'autres processus biologiques clés tels que l'homéostasie et la réparation de l'ADN. Une énigme intrigante concernant les systèmes CRISPR-Cas est leur absence dans environ la moitié des génomes bactériens séquencés à ce jour, malgré leur valeur évolutive intuitive. Une autre considération importante est de savoir si les biais observés dans l'échantillonnage du proto-espaceur pendant l'adaptation sont en corrélation avec les biais d'efficacité pour l'étage d'interférence. Plus précisément, des biais d'adaptation des espaceurs ont été observés à plusieurs reprises dans les systèmes de type I [115, 116] et dans les systèmes de type II [105, 117], impliquant des cassures d'ADN dépendantes de la réplication au niveau des fourches de réplication, des sites Chi et une interaction avec la machinerie de réparation de l'ADN RecBCD, et il sera donc important de déterminer si ceux-ci expliquent également la variabilité de l'efficacité des espaceurs pendant l'interférence.


Groupe de machines moléculaires, Media Lab

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Le Dr Zhang est largement considéré comme l'un des fondateurs du domaine des nanomatériaux peptidiques. Il a découvert une classe de peptides auto-complémentaires ioniques qui subissent un auto-assemblage moléculaire pour former des nanofibres et des structures membranaires bien ordonnées.

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Nous sommes tous des scientifiques chinois

Les chercheurs décrivent comment une répression gouvernementale contre l'influence étrangère les affecte à la suite d'une déclaration de soutien de leur université.

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Recherche axée sur la curiosité : fractales et code QTY une conférence pour les élèves du secondaire donnée lors du Symposium Molecular Frontiers 2018 qui s'est tenu les 16 et 17 novembre 2018 au MIT Media Lab, Cambridge, Massachusetts.

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Les investisseurs chinois font appel aux biotechnologies américaines (Entretien Biotechnologie Nature, 02/2013)
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Exploiter les cellules solaires de la nature (MIT News, 2/3/2012) [pdf local]


Les définitions des AES/aes, ainsi que les critères utilisés pour les trier dans l'ordre temporel et les diviser en phases, sont présentés dans le Annexe SI pour le SSU et dans nos travaux précédents (10) pour le LSU. Les marges entre les phases sont quelque peu indistinctes, et les phases LSU originales (10) ont été légèrement ajustées ici pour tenir compte des données de la SSU. Les structures secondaires des ARNr LSU et SSU sont extraites de notre galerie publique (apollo.chemistry.gatech.edu/RibosomeGallery/), et les données sont cartographiées par le serveur Web RiboVision (23). L'analyse 3D de l'expansion ancestrale a été réalisée en utilisant le ribosome 70S de E. coli (Code d'identification de la banque de données sur les protéines 4V9D) (25). Des informations supplémentaires à l'appui du modèle d'accrétion sont disponibles dans Annexe SI, Matériaux et méthodes.

Nous dédions ce manuscrit à la mémoire du professeur Alexander Rich. Nous remercions Mme Susann Orth pour son aide dans la préparation des chiffres. Ce travail a été financé en partie par la subvention NNA09DA78A de l'Institut d'astrobiologie de l'Agence nationale de l'aéronautique et de l'espace.


L'origine des machines moléculaires - Biologie

À propos de la visionneuse de machines moléculaires

Cette vue interactive de la machinerie moléculaire dans l'archive PDB permet aux utilisateurs de sélectionner une structure, d'accéder à une vue 3D de l'entrée à l'aide du NGL Viewer, de lire un bref résumé du rôle biologique de la molécule et d'accéder à l'entrée PDB correspondante et à la colonne Molecule of the Month .

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Auteurs: David S. Goodsell, Alexander Rose, Maria Voigt, Rob Lowe

À propos des archives de la Protein Data Bank

Les cellules construisent de nombreuses machines moléculaires complexes qui effectuent les tâches biologiques nécessaires à la vie. Certaines de ces machines sont des ciseaux moléculaires qui coupent les aliments en morceaux digestibles. D'autres utilisent ensuite ces pièces pour construire de nouvelles molécules lorsque les cellules se développent ou que les tissus doivent être réparés. Certaines machines moléculaires forment des poutres robustes qui soutiennent les cellules, et d'autres sont des moteurs qui utilisent de l'énergie pour ramper le long de ces poutres. Certains reconnaissent les attaquants et mobilisent des défenses contre l'infection.

Des chercheurs du monde entier étudient ces molécules au niveau atomique. Ces structures 3D sont disponibles gratuitement à la Protein Data Bank (PDB), l'entrepôt central des structures biomoléculaires. Quelques exemples de la

100 000 structures contenues dans l'APB sont affichées ici avec chaque atome représenté comme une petite sphère. L'énorme gamme de tailles moléculaires est illustrée ici, de la molécule d'eau (H2O) avec seulement trois atomes aux sous-unités ribosomiques avec des centaines de milliers d'atomes.


Voir la vidéo: La machine par laquelle tout a commencé - Machine à vapeur - Techniques anciennes (Février 2023).