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La lecture de l’ADN est un travail d’équipe

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Gouttelettes de facteurs de transcription

image : Des gouttelettes de facteurs de transcription mouillent une surface et révèlent des régions d’ADN régulatrices. Ce processus est symbolisé sur cette photographie de gouttelettes de protéine purifiée sur une surface en verre avec de l’ADN dessiné à la main au dos du verre.
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Crédit : Mark Leaver, Jose A. Morin et Sina Wittmann, / MPI-CBG / Jose A. Morin et al. Physique de la nature, 2022

La vie commence avec une cellule. Lorsqu’un organisme se développe, les cellules en division se spécialisent pour former la variété de tissus et d’organes qui constituent le corps adulte, tout en conservant le même matériel génétique – contenu dans notre ADN. Dans un processus connu sous le nom de transcription, des parties de l’ADN – les gènes – sont copiées dans une molécule messagère – l’acide ribonucléique (ARN) – qui transporte les informations nécessaires à la production de protéines, les éléments constitutifs de la vie. Les parties de notre ADN qui sont lues et transcrites déterminent le destin de nos cellules. Les lecteurs de l’ADN sont des protéines appelées facteurs de transcription : ils se lient à des sites spécifiques de l’ADN et activent le processus de transcription. Comment reconnaissent-ils à quel endroit de l’ADN ils doivent se lier et comment ceux-ci se distinguent des autres sites de liaison aléatoires dans le génome reste une question ouverte. Des scientifiques de l’Institut Max Planck de biologie cellulaire moléculaire et de génétique (MPI-CBG) et de l’Institut Max Planck de physique des systèmes complexes (MPI-PKS), tous deux situés à Dresde, montrent que des milliers de facteurs de transcription individuels s’associent et interagissent avec l’un l’autre. Ils mouillent collectivement la surface de l’ADN en formant des gouttelettes liquides qui peuvent identifier des grappes de sites de liaison à la surface de l’ADN.

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La transcription, l’un des processus cellulaires les plus fondamentaux, est l’action par laquelle l’information contenue dans l’ADN est transcrite en ARN, la molécule messagère. Ce « message » est ensuite traduit en protéines. Décider quelles parties de l’ADN sont transcrites à un moment donné est crucial pour le bon développement afin de maintenir la santé d’un organisme, car de nombreuses maladies sont susceptibles de survenir lorsque les programmes génétiques ne sont pas exécutés correctement. La décision quant aux gènes à transcrire est prise par un réseau complexe de protéines régulatrices appelées facteurs de transcription. Bien que ces facteurs se lient à de courtes séquences d’ADN, la reconnaissance de grappes de nombreuses séquences de ce type est nécessaire pour activer les gènes voisins.

Les groupes de recherche de Stephan Grill et Anthony Hyman, tous deux directeurs au MPI-CBG, et le groupe de Frank Jülicher, directeur au MPI-PKS enquêtent sur leur récente étude dans la revue Physique naturelle comment les facteurs de transcription trouvent et reconnaissent des grappes de nombreuses séquences d’ADN spécifiques où ils peuvent se lier et conduire à l’activation des gènes. Pour le savoir, les chercheurs ont suivi une approche interdisciplinaire, combinant l’expertise en biophysique expérimentale et théorique avec la biologie cellulaire. Jose A. Morin, l’un des premiers auteurs de l’étude, explique : « Nous avons utilisé des pincettes optiques – une technologie qui utilise des lasers pour isoler et manipuler de très petits objets tels que des molécules d’ADN uniques – combinées à la microscopie confocale pour les observer individuellement. Avec des pincettes optiques, il est possible de capturer une seule molécule d’ADN et avec la microscopie confocale, nous pouvons observer des facteurs de transcription se liant et formant des condensats de protéines à leurs séquences d’ADN préférées. Le fait que nous puissions étudier ce processus une molécule à la fois nous a permis de détecter des interactions autrement brouillées par la complexité de la cellule vivante. Sina Wittmann, une autre première auteure, ajoute : « Avec l’aide des physiciens, nous avons pu comprendre comment les facteurs de transcription communiquent entre eux et s’assemblent grâce à un travail d’équipe. Ils subissent ce qu’on appelle une transition de prémouillage pour former des gouttelettes de type liquide, qui ressemblent aux gouttes sur un miroir dans votre salle de bain après une douche. Ces condensats sont remplis de milliers de facteurs de transcription. Assemblés de cette manière, les facteurs de transcription peuvent désormais identifier la bonne région d’ADN en lisant la séquence d’ADN.

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Stephan Grill résume : « Nous avons maintenant une explication mécaniste possible de la localisation des facteurs de transcription le long du génome. Ceci est essentiel pour comprendre comment l’expression des gènes est régulée. Sachant que cette régulation s’effondre dans les maladies du développement et le cancer, ces nouveaux résultats nous donnent une idée plus claire de la façon dont ces maladies surviennent. Cette connaissance est importante pour réfléchir à de nouvelles options thérapeutiques prenant en compte le travail d’équipe des facteurs de transcription.

———

Les laboratoires de recherche d’Anthony Hyman, Stephan Grill et Frank Jülicher sont également affiliés au Center for Systems Biology Dresden (CSBD) et au Cluster of Excellence « Physics of Life » (PoL) de la TU Dresden. Le CSBD est une coopération entre le MPI-CBG, le MPI-PKS et la TU Dresden. Dans le centre interdisciplinaire, physiciens, informaticiens, mathématiciens et biologistes travaillent ensemble pour comprendre comment les cellules coordonnent leur comportement pour former des tissus et des organes d’une forme ou d’une fonction donnée. Le pôle d’excellence PoL de TU Dresden cherche à faire la lumière sur les lois de la physique qui sous-tendent l’auto-organisation de la vie en molécules, cellules et tissus. Au sein du cluster, financé par la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Fondation allemande pour la recherche), une équipe interdisciplinaire de scientifiques s’associe pour étudier comment la matière vivante active s’organise pour donner naissance à la vie.


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

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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.

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« La danse cosmique du feu et de la glace »

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« 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.

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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 ».

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« Danse cosmique du feu et de la glace » : l’ESA partage des images époustouflantes du « mystérieux » système stellaire

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« Danse cosmique du feu et de la glace » : l’ESA partage des images époustouflantes du « mystérieux » système stellaire

L’Agence spatiale européenne a laissé les internautes impressionnés après avoir partagé vendredi un aperçu du « mystérieux » système stellaire Mira HM Sge. L’étoile symbiotique 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 du feu et de la glace », alors que l’étoile devenait de plus en plus chaude et plus sombre.

« La matière saigne de la géante rouge et tombe sur la naine, la rendant extrêmement brillante. Ce système a éclaté pour la première fois sous forme de nova en 1975. La brume rouge témoigne des vents stellaires. Son profil sur le site Web de la NASA indique que la nébuleuse est d’environ un quart de celle-ci. une année optique.

Le pont gazeux reliant actuellement l’étoile géante à la naine blanche devrait s’étendre sur environ 3,2 milliards de kilomètres.

Selon l’Agence spatiale européenne, ces étoiles mystérieuses ont surpris les astronomes avec une « explosion semblable à une nova » en 1975, augmentant leur luminosité d’environ 250 fois. Cependant, contrairement à la plupart des novae, elle ne s’est pas éteinte au cours des décennies suivantes. Des observations récentes suggèrent que le système est devenu plus chaud, mais qu’il s’est paradoxalement légèrement atténué.

« 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, suggérant… « Il y a un disque de matière en rotation. « .

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Les données UV de Hubble indiquent que la température estimée de la naine blanche et du disque d’accrétion est passée de moins de 220 000 degrés Celsius en 1989 à plus de 250 000 degrés Celsius.

L’équipe de la NASA a également utilisé le télescope volant SOFIA, aujourd’hui retiré, pour détecter l’eau, les gaz et la poussière circulant dans et autour du système. Les données spectroscopiques infrarouges montrent que l’étoile géante, qui produit de grandes quantités de poussière, a retrouvé son comportement normal deux ans seulement après l’explosion, mais qu’elle est devenue plus faible ces dernières années. SOFIA a aidé les astronomes à voir l’eau se déplacer à environ 28 kilomètres par seconde, ce qui, selon eux, est la vitesse du disque d’accrétion sifflant autour de la naine blanche.

(Avec la contribution des agences)

3,6 millions d’Indiens nous ont rendu visite en une seule journée et nous ont choisis comme plate-forme incontestée de l’Inde pour les résultats des élections générales. Découvrez les dernières mises à jour ici!

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