Connect with us

science

Codetta décode le code génétique de 250 000 génomes

Published

on

sommaire

Codetta, une nouvelle méthode de calcul pour prédire les codes génétiques, pourrait révéler des informations sur la façon dont certains organismes modifient un code que l’on croyait auparavant universel.

Les scientifiques ont conçu un logiciel capable de lire le génome d’un organisme et d’apprendre les groupes de trois lettres, ou codons, qui codent pour un acide aminé particulier (indiqué par un disque rouge). Crédit : illustration par James Yang/www.jamesyang.com

Au XIXe siècle, la pierre de Rosette – une ancienne dalle rocheuse inscrite en trois langues – a aidé les scientifiques à déchiffrer les hiéroglyphes égyptiens. Maintenant, un programme informatique fait quelque chose de similaire au code génétique.

Le programme, appelé Codetta, peut lire la séquence du génome de n’importe quel organisme, puis cracher son code génétique.La clé biologique qui traduit l’information génétique en instructions pour la construction de protéines. Dans la plupart des parties de l’Arbre de Vie, ce symbole est universel. Mais les scientifiques ont trouvé quelques exceptions – dans certains organismes, l’information génétique code pour des instructions différentes de celles d’autres formes de vie.

Dans le plus grand criblage à ce jour de ces codes génétiques alternatifs, le programme a scanné plus de 250 000 séquences de génomes de bactéries et d’archées et a identifié cinq codons jamais vus auparavant, Kate Shulgina de l’Université Harvard et Howard Hughes, un chercheur médical. Shawn Eddy Rapport du 9 novembre 2021 dans la revue, eLife. « J’ai dit à Kate que ses nouveaux codes seraient inclus directement dans les manuels », explique Eddy.

La méthode de l’équipe est plus rapide, plus rigoureuse et plus complète que les efforts précédents, explique Ken Wolf, un généticien évolutionniste à l’University College Dublin qui n’a pas été impliqué dans la recherche. « Ils ont étudié tous les génomes disponibles de bactéries et d’archées – en gros, toutes les données disponibles. »

READ  Les nanofibres améliorent la filtration des masques faciaux, mais doivent être remplacées plus souvent

Implications pratiques pour une action immédiate : les scientifiques utilisant Codetta, Et il est disponible gratuitement, sera capable de prédire correctement les protéines qu’un organisme fabrique. Mais le programme peut également débloquer des informations biologiques plus complètes.

La découverte de l’ensemble du code génétique utilisé dans les royaumes de la vie pourrait révéler un mystère biologique de longue date : comment un organisme pourrait-il changer son code génétique. « Il y a toutes sortes de théories, mais ça reste un vrai mystère », dit Eddy. « Comment cela pourrait-il arriver? »

Exceptions à la règle

Shulgina a découvert pour la première fois l’existence de codes génétiques alternatifs en 2016. Elle était étudiante en première année de cycle supérieur à l’Université Harvard, et cette idée a éveillé son intérêt.

Les élèves apprennent un principe de base qui sous-tend une grande partie de la biologie moléculaire : l’ADN code les instructions pour la construction des protéines. La cellule convertit l’ADN en messages d’ARN, puis traduit des blocs d’ARN de trois lettres en blocs de construction de protéines appelés acides aminés. Le code génétique est la « table de recherche » qui indique aux cellules quelles lettres coder pour trois acides aminés. Dans des organismes aussi divers que les colibris, bactéries coli, et la moisissure du pain, par exemple, a le code GGC pour l’acide aminé glycine.

Dans l’ADN, quatre bases chimiques (indiquées en vert, rouge, bleu et orange) réunies en longs brins contiennent des instructions pour la construction de protéines. Crédit : Irving Geis/HHMI

Jusqu’en 1979, la plupart des chercheurs croyaient que cela était universellement vrai. Cette année-là, le biologiste moléculaire Bart Barrell et ses collègues J’ai découvert Kharga. Les mitochondries humaines, les usines énergétiques de la cellule, ont modifié le code. Les chercheurs ont signalé que les lettres UGA codent pour l’acide aminé tryptophane plutôt qu’un signe d’arrêt indiquant la fin de la protéine, et AUA code pour la méthionine au lieu de l’isoleucine. C’était la première idée que le code génétique n’avait pas été gravé dans la pierre. peut évoluer.

READ  Les chercheurs cultivent les archées, qui décomposent le pétrole brut, de nouvelles façons

Au cours des décennies qui ont suivi, d’autres exemples de codes génétiques alternatifs ont afflué, provenant d’organismes tels que la levure, les bactéries et les protozoaires. Les scientifiques ont maintenant identifié près de 30 nouveaux symboles, et Shulgina s’est demandé s’il y en avait plus. Personne n’a mené d’enquête systématique. Sans connaître tous les codes génétiques utilisés, dit-elle, il est difficile de répondre aux questions générales sur l’évolution de ces variantes. « J’ai commencé à travailler sur un moyen de trouver de nouveaux codes génétiques pour comprendre leur évolution », dit-elle.

Elle a commencé à concevoir un algorithme capable de déchiffrer le code génétique de n’importe quel organisme et est venue demander conseil à Eddie. Eddy, un biologiste dont le laboratoire est spécialisé dans la comparaison des génomes, réfléchissait également à ce problème. « J’ai un petit carnet d’idées sur lesquelles je veux travailler, et c’était à l’intérieur », dit-il.

À la recherche de nouveaux codes génétiques

Shulgina a rejoint le laboratoire d’Eddie, et au cours des cinq années suivantes, leur idée s’est cristallisée sous la forme d’un programme informatique qu’ils ont appelé Codetta. En théorie, dit Shulgina, le principe du programme est simple.

Codetta lit le génome, puis clique sur une base de données de protéines connues pour calculer un éventuel code génétique. « Ma méthode tire parti du fait que l’on en sait beaucoup sur l’apparence attendue des protéines », dit-elle. Le logiciel peut utiliser ces informations pour découvrir quels groupes de trois lettres dans une séquence génomique particulière correspondent à des acides aminés.

Jusqu’à présent, les scientifiques utilisant des programmes similaires ont pu analyser des centaines de séquences génomiques. Codetta augmente considérablement la capacité des scientifiques à déchiffrer les codes, permettant à l’équipe de dépister systématiquement presque toutes les bactéries et archées connues – plus de 250 000 génomes – à la recherche de nouveaux codes génétiques.

READ  SpaceX a une nouvelle fois retardé le lancement de l'atterrisseur lunaire japonais

Leur analyse a révélé quelques surprises. L’équipe a découvert cinq cas dans lesquels le code de l’acide aminé arginine a été réinitialisé à un autre acide aminé. Les résultats représentent la première fois que les scientifiques ont vu un tel échange chez les bactéries. Shulgina dit que la grande question est de savoir pourquoi le code de l’arginine est si souvent modifié. Cela pourrait indiquer les forces évolutives responsables de l’élaboration de nouveaux codes.

Shulgina et Eddy sont maintenant à la recherche de nouvelles icônes. Comme ils ont tendance à apparaître dans de petits génomes, l’équipe prévoit de récupérer Codetta des virus et des parties cellulaires telles que les mitochondries et les chloroplastes. « Ce sera un riche terrain de chasse », dit Eddy.

###

la citation

Y. Shulgina et S.R. Eddy. « Criblage informatique de codes génétiques alternatifs dans plus de 250 000 génomes.  » eLife. Publié en ligne le 9 novembre 2021. doi: 10.7554 / eLife.71402

Continue Reading
Click to comment

Leave a Reply

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

science

L’étude a révélé que l’eau douce est apparue pour la première fois sur Terre il y a 4 milliards d’années.

Published

on

L’étude a révélé que l’eau douce est apparue pour la première fois sur Terre il y a 4 milliards d’années.

L’eau douce provenant de sources atmosphériques est apparue sur Terre il y a environ 4 milliards d’années, soit 500 millions d’années plus tôt qu’on ne le pensait, selon une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Geoscience.

Lorsque la Terre s’est formée pour la première fois il y a environ 4,5 milliards d’années, au début de la période géologique connue sous le nom d’Hadéen, elle était initialement en fusion. Au fur et à mesure que sa couche externe se refroidissait, la croûte de la planète s’est formée. Cependant, la chronologie de l’apparition des réservoirs d’eau douce sur Terre reste jusqu’à présent incertaine.

3 Voir la galerie

Sanglant pour se mettre à l'abri du sang

Simuler la Terre à ses débuts

(Image : Simon Marchi/NASA)

Les chercheurs ont trouvé des traces d’eau douce dans d’anciens cristaux de zircon des Jack Hills en Australie occidentale. En effectuant une analyse isotopique de l’oxygène sur ces cristaux, ils ont déterminé le début du cycle hydrologique. Résistants aux intempéries et aux changements environnementaux, ces zircons sont les plus anciens de la Terre et fournissent des informations rares et profondes sur les débuts de l’histoire de la planète.

« Nous avons pu retracer les origines du cycle hydrologique, qui est le mouvement continu de l’eau entre la terre, les océans et l’atmosphère à travers des processus tels que l’évaporation et les précipitations, Dr Hamid Jamal Al-Din, chercheur principal à l’École de la Terre et des précipitations. Les sciences planétaires de l’Université Curtin et de l’Université Khalifa aux Émirats arabes unis ont déclaré : Ce cycle est essentiel au maintien des écosystèmes et de la vie sur notre planète.

3 Voir la galerie

Docteur"C'est un monde de dessin animé de premier ordre avec la marque australienne Hells City, ce qui permet à tout le monde de le porter facilement. Merci beaucoup.Docteur"C'est un monde de dessin animé de premier ordre avec la marque australienne Hells City, ce qui permet à tout le monde de le porter facilement. Merci beaucoup.

Le Dr Hugo K. H. Ollerock tient la roche contenant les cristaux de zircon qui ont permis de déterminer la découverte.

(Image : Université Curtin)

Le Dr Jamal Al-Din a expliqué que l’analyse d’anciens zircons a retardé de 500 millions d’années l’apparition de l’eau douce sur Terre. « En examinant de petits cristaux de zircon, nous avons trouvé des signatures isotopiques de l’oxygène exceptionnellement légères, qui indiquent une interaction avec l’eau douce plutôt qu’avec l’eau salée de l’océan, remontant à 4 milliards d’années », a-t-il déclaré.

Les isotopes légers de l’oxygène résultent généralement de réactions entre l’eau chaude et douce et les roches situées à plusieurs kilomètres sous la surface de la Terre. « Pour que les zircons que nous avons analysés aient des signatures d’oxygène aussi légères, les roches doivent avoir été altérées par l’eau douce, fondues, puis solidifiées à nouveau : « Cette preuve de l’eau douce il y a 4 milliards d’années remet en question l’hypothèse. théorie selon laquelle « La Terre était entièrement recouverte par l’océan à cette époque ».

3 Voir la galerie

Jacques Hales Posterilia Urbanisme Plus tard, il y a plus d'aventures dans un monde plus moderneJacques Hales Posterilia Urbanisme Plus tard, il y a plus d'aventures dans un monde plus moderne

L’endroit où la roche a été trouvée

(Image : NASA/GSFC/METI/ERSDAC/JAROS et équipe scientifique américano-japonaise ASTER)

Le Dr Hugo KH Ollerock, également de l’École des sciences de la Terre et des planètes de l’Université Curtin et membre de l’équipe de recherche, a souligné l’importance de cette découverte pour comprendre la formation de la Terre et l’origine de la vie.

« Cette découverte met non seulement en lumière les débuts de l’histoire de la Terre, mais suggère également que les continents et l’eau douce ont ouvert la voie à l’émergence de la vie dans un laps de temps relativement court, moins de 600 millions d’années après la formation de la Terre. Nos recherches représentent une avancée majeure. dans la compréhension des débuts de l’histoire de la Terre et ouvre les portes aux études futures sur les origines de la vie.

READ  La sonde spatiale Voyager 1 transmet à nouveau des données après que la NASA les a détectées à distance à 24 milliards de kilomètres - The Irish Times
Continue Reading

science

Le télescope Webb de la NASA détecte les espèces de carbone les plus éloignées connues dans l’univers

Published

on

Le télescope Webb de la NASA détecte les espèces de carbone les plus éloignées connues dans l’univers

Les astronomes ont découvert le carbone connu le plus éloigné de l’univers, remontant à seulement 350 millions d’années après le Big Bang. Cette découverte – issue du télescope spatial Webb de la NASA – a utilisé les observations infrarouges de l’actuel Advanced Extragalactic Deep Survey pour identifier le carbone dans une toute jeune galaxie qui s’est formée peu de temps après la nuit des temps.

Les résultats obligeront probablement les cosmologistes et les théoriciens à repenser une grande partie de tout ce qu’ils savent sur l’enrichissement chimique de notre univers.

Dans une recherche acceptée pour publication dans la revue Astronomie et astrophysiqueUne équipe internationale dirigée par des astronomes de l’Université de Cambridge au Royaume-Uni a détaillé ses observations de cette ancienne galaxie, connue sous le nom de GS-z12. Il est situé à un redshift supérieur à 12, près de l’aube cosmique.

« Il s’agit non seulement de la première découverte confirmée de carbone, mais aussi de la première découverte confirmée de tout élément chimique autre que les éléments primitifs produits par le Big Bang (hydrogène, hélium et traces de lithium), Francesco DiEugenio, auteur principal de l’article. . Un astrophysicien de l’Université de Cambridge me l’a dit par e-mail.

La découverte de ce carbone si tôt dans l’histoire cosmique pourrait également signifier que quelque part là-bas, la vie aurait pu démarrer plus tôt que prévu.

Cette découverte remet également en question nos modèles d’évolution chimique, dit DiEugenio. « Nous ne nous attendions pas à voir des abondances aussi élevées de carbone en oxygène avant plus tard dans l’histoire de l’univers », dit-il. Par conséquent, notre découverte indique des canaux d’enrichissement chimique nouveaux et inattendus dans l’univers primitif, explique Diogenio.

En raison de la faiblesse exceptionnelle de ces galaxies lointaines, l’équipe n’a pu détecter le carbone qu’après environ 65 heures d’observations par spectroscopie proche infrarouge.

Les astronomes utilisent la spectroscopie pour étudier l’absorption et l’émission de lumière et d’autres rayonnements par la matière. Chaque élément possède sa propre empreinte chimique qui apparaît dans le spectre de la cible céleste, ce qui a permis dans ce cas d’identifier de manière surprenante le carbone à des époques aussi précoces.

Comment ce carbone a-t-il été créé ?

Diogenio dit que le Big Bang n’a produit que de l’hydrogène, de l’hélium et des traces de lithium. Par conséquent, ce carbone – et tout le carbone de l’univers – doit avoir été produit à l’intérieur des étoiles, dit-il. Une partie du carbone est produite dans des étoiles massives à courte durée de vie, et une autre dans des étoiles de faible masse à longue durée de vie, explique DiEugenio.

Carbone via supernovae

Dans GS-z12, qui a une masse d’environ 50 millions de masses solaires seulement, nous pouvons exclure le deuxième scénario, car l’univers était si jeune que les étoiles de faible masse n’avaient pas assez de temps pour apporter des quantités significatives de carbone, explique DiEugenio. . Il dit que cela signifie qu’il a été produit dans des étoiles massives. Cependant, le rapport carbone/oxygène que nous observons dans GS-z12 ne correspond pas à celui des étoiles massives connues, explique Diogenio. C’est pourquoi nous pensons que cette découverte de carbone pourrait avoir été produite dans des types d’étoiles massives plus exotiques, telles que les étoiles du troisième groupe, dit-il.

Les étoiles du groupe III sont un groupe théorique des premières étoiles de l’univers.

Selon certains modèles, lorsque ces premières étoiles ont explosé en supernova, elles auraient pu libérer moins d’énergie que prévu initialement, suggère l’Université de Cambridge. Dans ce cas, il s’agit du carbone, qui était présent dans l’exosphère des étoiles et était moins lié gravitationnellement que l’oxygène, selon l’université. Par conséquent, ce carbone aurait pu s’échapper plus facilement et se propager dans toute la galaxie, tandis qu’une grande quantité d’oxygène serait retombée et s’effondrerait dans un trou noir, a expliqué l’université.

Ce carbone serait-il le résultat d’une étoile de Population III devenue supernova ?

« Nous ne savons pas avec certitude quel type d’étoile a produit ce carbone », explique DiEugenio. Cependant, étant donné le temps très court disponible pour l’évolution stellaire, celle-ci doit provenir d’explosions de supernova provoquées par la mort d’étoiles massives, explique Diogenio. Selon lui, des preuves allant de l’univers local jusqu’à un milliard d’années après le Big Bang montrent que le rapport carbone/oxygène produit par les supernovae est bien inférieur à ce que nous observons dans cette galaxie.

Rapports carbone/oxygène

Expliquer le rapport carbone/oxygène élevé observé dans le GS-z12 est difficile dans le cadre actuel, explique DiEugenio. Dans ce contexte, il existe certains scénarios théoriques dans lesquels les supernovae du groupe III produisent des ratios carbone/oxygène élevés ; Il dit que ce serait un scénario approprié, mais qu’il doit être confirmé.

Quant au carbone découvert ?

Diogenio dit qu’il a été produit dans l’une des coques internes brûlant de l’hélium d’une étoile massive alors qu’elle était sur le point de devenir une supernova. Il dit que lorsque l’étoile est devenue supernova, son gaz riche en carbone est revenu dans la galaxie.

C’est à ce moment-là qu’il est devenu détectable.

Ces premières supernovae et leurs sous-produits représentent les premières étapes de l’enrichissement chimique cosmique. Des milliards d’années plus tard, cette évolution chimique a conduit à l’émergence d’un groupe de galaxies telles que notre propre Voie Lactée ; Chimiquement riche et – sur cette planète du moins – regorgeant de vie basée sur le carbone.

READ  Un avion de la NASA "touche" le soleil pour la première fois et plonge dans l'atmosphère
Continue Reading

science

« La danse cosmique du feu et de la glace »

Published

on

« La danse cosmique du feu et de la glace »

Le système stellaire est situé à 3 400 années-lumière.

Vendredi, l’Agence spatiale européenne (ESA) a publié une image étonnante d’un mystérieux système stellaire. L’étoile est située à 3 400 années-lumière dans la constellation du Sagittaire et se compose d’une géante rouge et de sa compagne naine blanche. L’Agence spatiale européenne l’a qualifié de « danse cosmique de glace et de feu », notant qu’elle devient de plus en plus chaude et faible.

Selon l’Agence spatiale européenne, ces étoiles mystérieuses ont surpris les astronomes avec une « éruption semblable à une nova » en 1975, augmentant leur luminosité d’environ 250 fois.

« C’est l’histoire de deux étoiles : une géante rouge fait généreusement don de matière à sa compagne naine blanche, créant ainsi un spectacle éblouissant. Du brouillard rouge ? Ce sont les vents forts de la géante rouge ! ️Mais Mira HM Sge est un véritable mystère. En 1975, les astronomes ont été surpris par une explosion semblable à une nova, mais contrairement à la plupart des novae, elle n’a pas disparu. Depuis, il fait plus chaud mais plus faible ! », lit-on dans la légende du message. Le message comprend quatre images qui, ensemble, constituent l’image complète du système stellaire symbiote.

Voir les photos ici :

Les astronomes ont utilisé de nouvelles données de Hubble et du SOFIA (Observatoire stratosphérique pour l’astronomie infrarouge) de la NASA, ainsi que des données d’archives d’autres missions, pour revisiter le système stellaire binaire.

« Grâce à Hubble et au télescope SOFIA, à la retraite, nous avons résolu l’énigme ensemble. Les données ultraviolettes de Hubble révèlent des températures torrides autour de la naine blanche, tandis que SOFIA a détecté de l’eau s’écoulant à des vitesses incroyables, indiquant la présence d’un disque de matière en rotation.

READ  Un avion de la NASA "touche" le soleil pour la première fois et plonge dans l'atmosphère

Entre avril et septembre 1975, la luminosité du système binaire HM Sagittae a été multipliée par 250. Récemment, des observations montrent que le système est devenu plus chaud, mais paradoxalement s’est légèrement atténué.

En réponse à l’image, un utilisateur a écrit : « C’est vraiment incroyable la danse des échanges matériels entre la géante rouge et la naine blanche. »

Un autre a commenté : « C’est tellement beau et mystérieux, j’adore ça. » Un troisième a déclaré : « Superbes clichés ».

Continue Reading

Trending

Copyright © 2023