Examinateur 1: Itai Yanai, Le Technion, Haifa, Israël
Dans ce court manuscrit, Koonin fait valoir que l’aspect le plus important du Dogme Central est qu’il interdit la traduction inverse. Koonin a déjà écrit dans cette revue sur le problème de l’évolution d’un monde ARN à un système d’acide nucléique couplé à un système protéique, offrant le principe anthropique comme une solution., Ici, il note que la transition s’est faite d’un système d’information numérique à un système analogique. Cette transition a bénéficié d’un large éventail de variations, ce qui a conduit à une meilleure aptitude au fil du temps, mais s’est également accompagnée du coût d’empêcher largement un flux bidirectionnel d’informations. Ce compromis historique est maintenant un aspect central de la biologie sur Terre, et Koonin soutient que pour cette raison, le dogme Central devrait en effet être considéré comme central. Je trouve cette pièce intéressante et convaincante; semblant évidente seulement parce que c’est la marque de toutes les bonnes idées une fois qu’elles sont proposées., En particulier, je suis très heureux de voir Koonin prendre un concept qui a été développé par un biologiste moléculaire et l’encadrer dans un contexte évolutif. Il me pousse à penser que d’autres concepts biologiques centraux bénéficieraient d’un tel remaniement.
réponse des auteurs: ces commentaires réfléchis et constructifs sont très appréciés.
Examinateur 2: Martin Lercher, l’Université de Düsseldorf
Le « Dogme Central” de la biologie moléculaire émet l’hypothèse de l’impossibilité de convertir la séquence d’acides aminés d’une protéine de retour dans une séquence d’acides nucléiques., (Nota bene: je grince des dents d’avoir à écrire « dogme » dans un contexte scientifique, mais le mauvais nom est resté.) Dans son article, Eugene Koonin soutient de manière convaincante que l’exclusion de la traduction inverse est due au fait que la structure « analogique” 3-D des protéines ne peut pas être ramenée à une séquence linéaire d’acides aminés. Ainsi, les informations” numériques » (=séquence linéaire) sont perdues dans le repliement des protéines et ne peuvent pas être récupérées. Rétrospectivement, il semble surprenant que cette question n’ait pas reçu plus d’attention auparavant–la marque de la pensée originale.,
réponse des Auteurs: C’est un excellent moyen de résumer l’essentiel de l’article, et j’ai vraiment l’apprécier.
je n’ai que deux commentaires.,la séquence générale des transitions est conceptuellement identique entre L’ARN fonctionnel et les séquences d’acides aminés: (1) une séquence linéaire dans un alphabet moléculaire fixe = structure primaire (appelée « information numérique” par Koonin) → (2) appariement entre molécules spécifiques = structure secondaire → (3) pliage en une structure 3D = structure tertiaire (appelée « information analogique” par Koonin) alors que les machines cellulaires sont capables de convertir la structure 3D (« information analogique”) en la séquence linéaire correspondante (« information numérique”) pour L’ARN, il n’en va apparemment pas de même dans le cas des acides aminés., Il serait intéressant de réfléchir à pourquoi c’est–Est-ce parce que les interactions moléculaires entre les acides aminés sont des ordres de grandeur plus forts, ou est-ce parce que ces interactions ne sont pas toujours par paires? Pour bien comprendre pourquoi la transcription inverse est possible alors que la traduction inverse ne l’est pas, il serait important de mieux comprendre le fondamental (?) différence entre la structure tertiaire de L’ARN et la structure tertiaire des protéines.
réponse des auteurs: il s’agit en effet d’une question fondamentalement importante qui est partiellement abordée dans l’article., En particulier, il est indiqué que « lorsque la conformation native d’une protéine est perturbée, le résultat est un globule mal replié et non une chaîne unidimensionnelle étendue. »C’est surtout le cas parce que le repliement des protéines en trois dimensions est basé, la plupart du temps, sur des interactions distantes plutôt que locales. Dans le pliage de L’ARN, les interactions locales (épingles à cheveux) jouent un rôle beaucoup plus important. Par conséquent, après avoir été transcrit de manière inverse, l’ARN se replie assez facilement dans l’information native, évitant ainsi les problèmes causés par l’accumulation de molécules mal repliées, en contraste marqué avec la situation avec les protéines., De plus, et peut-être encore plus important, le repliement de l’ARN repose principalement sur les mêmes interactions complémentaires entre bases que la synthèse de l’ARN. En conséquence, le « démon Crick », c’est-à-dire la transcriptase inverse, est un dispositif relativement simple. Le « démon Anfinsen », l’hypothétique mécanisme de traduction inverse, devrait être incomparablement plus complexe. Ainsi, il ne semble pas y avoir de raisons thermodynamiques pour lesquelles le « démon Anfinsen” ne pourrait pas exister, mais les raisons biologiques semblent convaincantes.
Deuxièmement, j’ai trouvé la terminologie des informations « numériques” et « analogiques” quelque peu déroutante., La séquence linéaire d’acides aminés (l’information” numérique ») est toujours présente dans la structure tertiaire, et un démon de type Maxwell pourrait marcher le long de cette séquence pour la signaler (ce qui est essentiellement ce que fait la transcriptase inverse dans le cas de L’ARN). En principe, aucune information (sauf l’utilisation du codon) n’est perdue dans les transitions entre les différentes couches de structure. Ceci est en contraste avec, par exemple,,, le codage de la musique: le signal numérique est irrévocablement perdu dans la conversion en un signal analogique, et les conversions répétées entre analogique et numérique conduiront à des écarts croissants dans les deux signaux. Ainsi, la juxtaposition numérique/analogique peut être plus une analogie qu’une description précise, et le fait de le souligner augmenterait la lisibilité.
réponse de l’auteur: je dois être d’accord, l’opposition numérique vs analogique ici est plus une analogie qu’une description précise. En effet, un” démon Anfinsen » pourrait exister, en principe, n’étant pas interdit par la thermodynamique., Cependant, comme indiqué ci-dessus, il y a des raisons biologiques majeures pour lesquelles il n’a jamais évolué: i) les actions d’un tel démon feraient des ravages dans la cellule, laissant derrière lui des protéines mal repliées, à moins qu’un troupeau entier de démons ne soit dédié au refoulement, ii) le démon devrait être extrêmement complexe, au moins aussi complexe Je crois que, étant donné que dans Biology Direct, les critiques et les réponses font partie intégrante de l’article, ces commentaires serviront à clarifier et à augmenter la lisibilité.,
Je ne vois pas en quoi les lois thermodynamiques sont des principes d’exclusion–ce sont des approximations pour le comportement de grandes populations.
réponse des auteurs: ici, je dois être respectueusement en désaccord. Sans aucun doute, les lois de la thermodynamique sont des approximations pour le comportement de grandes populations mais cela ne les empêche pas d’être des principes d’exclusion. En effet, ils interdisent expressément l’existence de machines à mouvement perpétuel du premier type (la première loi) et du second type (la deuxième loi).,
réviseur 3: Frank Eisenhaber (avec Birgit Eisenhaber), Singapore Institute of Bioinformatics
Cette revue est le résultat d’un effort conjoint de Birgit Eisenhaber et Frank Eisenhaber. L’em proposé sur le dogme central de la biologie moléculaire offre un réexamen bienvenu de la présentation dogmatique de la question dans les manuels. Ce fut un plaisir de lire le texte et cela a déclenché un ping-pong de disputes entre nous., Premièrement, c’est une bonne idée de mettre le dogme central dans une rangée avec des lois physiques fondamentales d’exclusion et de conservation et de chercher la justification au niveau physique et non pas tant au niveau biologique. La deuxième idée de voir le problème dans le contexte de la transformation numérique-analogique est une autre percée intellectuelle avec le besoin implicite de lecture à partir de chaînes protéiques entièrement dénaturées., Nous souhaitons souligner la pensée supplémentaire que le chemin du retour des protéines aux acides nucléiques est également bloqué par le problème de la non-unicité (Nichteindeutigkeit), la désambiguïsation de nombreuses voies de retour possibles. Premièrement, un AA est représenté par plusieurs codons. Ils peuvent ne pas différer dans leurs valeurs de traduction, mais ils affectent la fidélité d’expression à la fois à la transcription et à la traduction. Les cellules devraient-elles apprendre à mesurer l’expression relative ou à amplifier un gène en reflétant tous les changements observés (y compris l’inclusion dans des cadres d’expression appropriés)?, En outre, il pourrait y avoir plusieurs isoformes et aussi des mutations au même site dans la même protéine dans la même cellule. Comment résoudre cette ambiguïté, encore une fois en trouvant le mutant le plus fréquent? Troisièmement, la protéine éprouve beaucoup de PTMs dans sa durée de vie, y compris ceux qui changent la séquence elle-même. Plus tard, la connexion au gène original se perd au niveau de la maturation protéolytique et de la chimie de changement D’identité AA.
réponse de L’auteur: cette critique constructive et intéressante est grandement appréciée.