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Centrale du Dogme ? la transcriptase inverse dit non

Centrale du Dogme ? la transcriptase inverse dit non


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Je sais ce qu'est une transcriptase inverse, mais je ne sais pas pourquoi cela suggère que le dogme central est peut-être faux - ARN d'abord, puis ADN au lieu de la séquence bien connue ADN -> ARN -> protéine


Allez sur wikipedia et regardez la transcriptase inverse. Toutes vos questions seront répondues. Mais pour répondre à votre question, la transcriptase inverse est une enzyme qui utilise des molécules d'ARN comme matrice pour fabriquer une version ADN dudit ARN. c'est-à-dire que le flux d'informations de l'ADN à l'ARN est inversé.

Le dogme central… est un nom terrible. C'était une idée dans les années 1950 que l'information circule dans un sens de l'ADN à l'ARN à la protéine. L'utilisation du mot dogme est un mauvais choix à utiliser. Parce que la science apprend de nouvelles choses. Et étant donné que l'ADN n'a été découvert que dans les années 1950… c'est-à-dire la même décennie… le mot dogme est une mauvaise idée. Aurait dû attendre quelques décennies de plus

Quoi qu'il en soit… la découverte de la transcriptase inverse permet à l'information de remonter de l'ARN à l'ADN. La découverte du siRNA… signifie que l'ARN peut contrôler l'ADN. La découverte des prions… mène aux travaux actuels où les protéines préexistantes peuvent être des modèles pour le repliement de protéines nouvellement synthétisées. La méthylation de l'ADN permet l'hérédité épigénétique. C'est-à-dire que les changements de certains niveaux de protéines (par exemple pendant la famine) dans votre corps peuvent laisser des marques héréditaires sur votre ADN (qui affecteront ensuite le comportement de ces gènes chez vos enfants).

Le dogme central maintenant (s'il est toujours utilisé) a beaucoup plus de lignes montant et descendant la chaîne.


La découverte de la transcriptase inverse

Jeffrey M. Perkel
1 juin 2006

Crédit : AVEC L'AUTORISATION DE DAVID BALTIMORE

Au printemps 1970, deux jeunes chercheurs ont ébranlé les fondements du « dogme central » de la biologie moléculaire, selon lequel l'ADN est transcrit en ARN, qui à son tour est traduit en protéine.

David Baltimore, alors virologue de 32 ans au Massachusetts Institute of Technology, étudiait les virus à ARN, essayant de comprendre comment ils répliquent leurs génomes. En émettant l'hypothèse de la présence d'une activité enzymatique associée au virus, il a commencé à rechercher une ADN polymérase dirigée par l'ARN dans le virus de la leucémie de la souris Rauscher (R-MLV).

Dans cette page de son cahier de laboratoire, daté du 4 mai 1970, Baltimore détaille comment il utilise une préparation concentrée du virus et du dTTP tritié pour tester la synthèse d'ADN, qui est considérée comme une augmentation de la radioactivité insoluble dans l'acide. Les données en bas à gauche racontent l'histoire : une incubation de 30 minutes donne 656 comptes incorporés, contre 109 cpm pour le contrôle d'incubation de 0 minute. Doubler le virus d'entrée a augmenté.

Sa conclusion : "[Donc,] Il y a un Enz." Alors qu'il écrivait ces mots, Baltimore dit dans un e-mail, il a ressenti "l'exaltation, l'excitation, un avenir dans un nouveau domaine que j'avais ouvert". Il a publié sa découverte, aux côtés des découvertes identiques de Howard Temin de l'Université du Wisconsin, Madison, le 27 juin 1970.1,2 Cinq ans plus tard, Baltimore et Temin ont partagé le prix Nobel de médecine pour leur découverte de la transcriptase inverse, une enzyme clé pour Le VIH, sujet d'un article de fond à la page 36.


Discovery identifie une transcriptase inverse humaine hautement efficace qui peut écrire des séquences d'ARN dans l'ADN

Correction 18/06/21 : La version originale de cet article indiquait que la polymérase thêta était la première polymérase de mammifère capable de transcrire l'ARN en ADN. En fait, il a été démontré que d'autres polymérases remplissent cette fonction, bien qu'avec une efficacité beaucoup plus faible que la transcriptase inverse du VIH. L'article a été corrigé, et nous regrettons l'erreur.

PHILADELPHIE – Les cellules contiennent des machines qui dupliquent l'ADN dans un nouvel ensemble qui entre dans une cellule nouvellement formée. Cette même classe de machines, appelées polymérases, crée également des messages d'ARN, qui sont comme des notes copiées à partir du référentiel central de recettes d'ADN, afin qu'elles puissent être lues plus efficacement en protéines. Mais on pensait que les polymérases ne fonctionnaient que dans un seul sens de l'ADN en ADN ou ARN. Cela empêche les messages d'ARN d'être réécrits dans le livre de recettes principal de l'ADN génomique. Maintenant, les chercheurs de l'Université Thomas Jefferson fournissent la preuve que les segments d'ARN peuvent être réécrits dans l'ADN via une polymérase appelée thêta, ce qui pourrait avoir de vastes implications affectant de nombreux domaines de la biologie.

«Ce travail ouvre la porte à de nombreuses autres études qui nous aideront à comprendre l'importance des polymérases capables d'écrire des messages d'ARN dans l'ADN», explique Richard Pomerantz, PhD, professeur agrégé de biochimie et de biologie moléculaire à l'Université Thomas Jefferson. « Que la polymérase thêta puisse le faire avec une grande efficacité, soulève de nombreuses questions. » Par exemple, cette découverte suggère que les messages d'ARN peuvent être utilisés comme modèles pour réparer ou réécrire l'ADN génomique.

Le travail a été publié le 11 juin dans la revue Avancées scientifiques.

Avec le premier auteur Gurushankar Chandramouly et d'autres collaborateurs, l'équipe du Dr Pomerantz a commencé par étudier une polymérase très inhabituelle, appelée polymérase thêta. Sur les 14 ADN polymérases présentes dans les cellules de mammifères, seules trois effectuent l'essentiel du travail de duplication de l'ensemble du génome pour préparer la division cellulaire. Les 11 autres sont principalement impliqués dans la détection et la réparation en cas de rupture ou d'erreur dans les brins d'ADN. La polymérase thêta répare l'ADN, mais est très sujette aux erreurs et provoque de nombreuses erreurs ou mutations. Les chercheurs ont donc remarqué que certaines des "mauvaises" qualités de la polymérase thêta étaient celles qu'elle partageait avec une autre machine cellulaire, bien qu'une plus courante dans les virus - la transcriptase inverse. Comme Pol theta, la transcriptase inverse du VIH agit comme une ADN polymérase, mais peut également se lier à l'ARN et réécrire l'ARN dans un brin d'ADN.

Dans une série d'expériences élégantes, les chercheurs ont testé la polymérase thêta contre la transcriptase inverse du VIH, qui est l'une des mieux étudiées en son genre. Ils ont montré que la polymérase thêta était capable de convertir les messages d'ARN en ADN, ce qu'elle faisait aussi bien que la transcriptase inverse du VIH, et qu'elle faisait en fait un meilleur travail que lors de la duplication d'ADN en ADN. La polymérase thêta était plus efficace et introduisait moins d'erreurs lors de l'utilisation d'une matrice d'ARN pour écrire de nouveaux messages d'ADN que lors de la duplication d'ADN en ADN, ce qui suggère que cette fonction pourrait être son objectif principal dans la cellule.

Le groupe a collaboré avec le laboratoire du Dr Xiaojiang S. Chen à l'USC et a utilisé la cristallographie aux rayons X pour définir la structure et a découvert que cette molécule était capable de changer de forme afin de s'adapter à la molécule d'ARN plus volumineuse - un exploit unique parmi les polymérases.

"Nos recherches suggèrent que la fonction principale de la polymérase thêta est d'agir comme une transcriptase inverse", explique le Dr Pomerantz. « Dans les cellules saines, le but de cette molécule peut être la réparation de l'ADN par l'intermédiaire de l'ARN. Dans les cellules malsaines, telles que les cellules cancéreuses, la polymérase thêta est fortement exprimée et favorise la croissance des cellules cancéreuses et la résistance aux médicaments. Il sera passionnant de mieux comprendre comment l'activité de la polymérase thêta sur l'ARN contribue à la réparation de l'ADN et à la prolifération des cellules cancéreuses.

Cette recherche a été financée par les subventions NIH 1R01GM130889-01 et 1R01GM137124-01, et R01CA197506 et R01CA240392. Cette recherche a également été financée en partie par une subvention de la Tower Cancer Research Foundation. Les auteurs ne signalent aucun conflit d'intérêts.


Partie 2 : Édition étendue : Découvrir la transcriptase inverse

00:00:1420 Bonjour.
00:00:1520 Je suis David Baltimore.
00:00:1620 Je suis professeur au California Institute of Technology -- Caltech.
00:00:2302 Et je suis ici pour parler de virus.
00:00:2516 Je travaille sur les virus depuis plus de 50 ans.
00:00:3014 Et je les trouve fascinantes.
00:00:3420 Et je vais me concentrer sur le VIH parce que c'est le virus que la plupart des gens connaissent.
00:00:4114 Et bien sûr, c'est le fléau du 20e et 21e siècle.
00:00:4706 Donc, j'appelle les virus un royaume séparé du monde vivant.
00:00:5112 Ils ne sont pas vraiment un royaume, mais ils sont si différents de tout autre organisme qui
00:00:5713 ils doivent être considérés comme très séparés.
00:00:5927 Ils sont extrêmement petits.
00:01:0200 Ils ne peuvent se dupliquer qu'en pénétrant dans des cellules vivantes et en détournant le
00:01:0924 activités des cellules vers les fins qui sont dictées par la génétique du virus.
00:01:1617 Et donc ce sont des parasites cellulaires obligatoires.
00:01:2017 Les virus ne peuvent exister qu'une fois les cellules. ne peut exister qu'une fois que les cellules ont évolué.
00:01:2818 Ils peuvent avoir de l'ARN ou de l'ADN comme matériel génétique dans le reste du monde biologique
00:01:3409 utilise l'ADN.
00:01:3803 Et ils peuvent se développer dans toutes sortes de cellules : dans les cellules animales, dans les bactéries, dans les plantes.
00:01:4527 Et le fait qu'un si grand nombre d'entre eux soient des virus à ARN suggère qu'ils proviennent de
00:01:5220 un monde ARN, qui était un intermédiaire dans l'évolution du monde que nous connaissons aujourd'hui,
00:02:0016 qui est basé à la fois sur l'ADN et l'ARN.
00:02:0418 Le dogme central de la biologie moléculaire n'a pas changé depuis les années 1950, quand il a été
00:02:1208 énoncé pour la première fois par Francis Crick.
00:02:1803 Et c'est que l'ADN peut se dupliquer, il peut être transcrit en ARN, et cet ARN
00:02:2421 peut à son tour être un modèle pour fabriquer des protéines.
00:02:2812 Et les protéines sont ce qui fait fonctionner la vie.
00:02:3204 Toutes nos cellules sont constituées de protéines.
00:02:3415 Tous les événements de notre vie sont déterminés par des protéines.
00:02:4113 En 1970, je travaillais sur un virus et j'ai eu la chance de faire une découverte qui
00:02:4724 a légèrement modifié le dogme central.
00:02:5126 Nous avons découvert la transcription inverse : l'ARN donnant naissance à l'ADN.
00:02:5918 Et cette transcription inverse donne en fait lieu à une très grande quantité d'ADN
00:03:0904 d'entre nous et de la plupart des organismes supérieurs.
00:03:1215 La découverte de la transcription inverse a complété notre compréhension de la logique de
00:03:1827 comment les virus se multiplient.
00:03:2210 Et permettez-moi de décrire cette logique en me concentrant sur le produit le plus important qui est
00:03:2905 faite lors d'une infection virale, qui est un ARN messager.
00:03:3405 L'ARN messager code une protéine.
00:03:3714 Et ces protéines, maintenant des protéines virales, peuvent prendre le contrôle d'une cellule, peuvent produire plus de particules virales.
00:03:4701 Ils sont l'essence du processus d'infection virale.
00:03:5205 Et donc, le. l'acide nucléique, l'ADN ou l'ARN du virus, détient les instructions
00:04:0006 pour fabriquer ces protéines.
00:04:0212 Et la question est, comment ces instructions arrivent-elles à fabriquer des protéines ?
00:04:0804 Et il y a vraiment six façons que cela peut arriver, selon exactement comment les instructions
00:04:1511 sont transmises.
00:04:1800 Et ces six façons distinguent une classe de virus d'une autre classe de virus.
00:04:2502 Donc, les plus simples et les plus directs sont les virus à ADN double brin,
00:04:3112 virus de classe I.
00:04:3419 Ceux-ci fabriquent simplement de l'ARN messager tout comme nous fabriquons de l'ARN messager dans nos cellules normales,
00:04:4203 parce que nous portons de l'ADN double brin comme matériel héréditaire.
00:04:4721 Ensuite, il y a les virus à ADN simple brin.
00:04:5011 Ils doivent devenir double brin -- ce sont les virus de classe II -- et puis
00:04:5524 ils peuvent fabriquer de l'ARN messager.
00:04:5812 Et puis ils doivent faire, encore une fois, ces brins simples pour être le matériel génétique de
00:05:0228 ces virus.
00:05:0408 Ensuite, il y a les virus à ARN.
00:05:0711 Il existe des virus à ARN double brin, très similaires aux virus à ADN double brin
00:05:1226 sauf qu'il s'agit d'ARN.
00:05:1515 Et ils fabriquent de l'ARN messager à partir de leur ARN double brin.
00:05:2010 Il existe deux types de virus à ARN simple brin.
00:05:2402 Ils peuvent soit porter le brin sens, que nous appelons le brin plus, du matériel génétique,
00:05:3314 auquel cas ils peuvent coder une protéine en la mettant simplement dans la cellule.
00:05:4021 Ou ils peuvent, dans les virus de classe V, porter le brin moins, le brin complémentaire.
00:05:4706 C'est insensé jusqu'à ce qu'il soit copié dans un brin plus.
00:05:5204 Et donc il doit être copié avant de pouvoir fabriquer des protéines.
00:05:5720 Et la particule virale doit porter une polymérase pour faire ça.
00:06:0328 Et puis il y a le processus de transcription inverse, dans lequel un ARN est transporté par le virus,
00:06:0821 mais ça. il est copié dans, d'abord l'ADN simple brin, puis l'ADN double brin, et puis
00:06:1419 est le modèle pour fabriquer l'ARN messager.
00:06:1728 Donc, cela nous donne six types de virus différents.
00:06:2122 Je les appelle. ça s'appelle la classification de Baltimore parce que nous l'avons énoncée pour la première fois en 1970,
00:06:3213 et de nombreux manuels l'utilisent comme moyen d'organisation. penser aux virus.
00:06:3726 Et. mais ce n'est vraiment pas une classification.
00:06:4206 C'est une déclaration de la façon dont les virus s'adaptent à leur style de gestion des informations génétiques
00:06:4922 dans les besoins du dogme central.
00:06:5204 Maintenant, combien de virus y a-t-il ?
00:06:5501 Il existe un nombre incalculable de virus.
00:06:5810 Chaque animal du règne animal a son propre ensemble de virus que chaque bactérie possède
00:07:0326 son propre ensemble de virus.
00:07:0604 Il existe certainement un million de virus qui se distinguent facilement les uns des autres,
00:07:1213 et de nombreuses estimations ont été faites qui sont beaucoup plus élevées que cela.
00:07:1809 Parce que les virus ne peuvent se développer qu'à l'intérieur des cellules, ils doivent entrer dans une cellule.
00:07:2322 Mais une fois qu'ils y sont entrés, ils peuvent très rapidement s'emparer de la cellule.
00:07:2822 Certains virus, en particulier les bactéries, ont un cycle de vie de seulement 20 ou 30 minutes.
00:07:3701 Et même les virus de mammifères ne prennent que quelques heures pour faire un nombre énorme de copies d'eux-mêmes.
00:07:4618 Ils ne peuvent continuer à vivre que s'ils sont transmis d'un organisme à un autre parce que,
00:07:5210 étant des parasites obligatoires, ils ne peuvent pas vivre seuls dans le monde.
00:07:5717 Et donc chaque virus est une histoire de transmission.
00:08:0205 Nous savons que la transmission chez l'homme peut impliquer d'éternuer ou de toucher une surface qui
00:08:0814 une personne malade a touché.
00:08:1109 Mais pour les chats, la transmission est différente, pour les insectes la transmission est différente,
00:08:1902 et cela fait partie de l'évolution des virus.
00:08:2106 Ils évoluent pour faire partie du style de vie de leurs hôtes.
00:08:2826 Si les virus sont très particuliers à une espèce, comme l'espèce humaine, alors nous pouvons
00:08:3513 en fait se débarrasser d'eux parce qu'ils n'ont pas de réservoir en dehors de nous.
00:08:4013 Et donc si nous pouvons vacciner toute la population du monde, alors nous pouvons nous débarrasser de ce virus,
00:08:4720 parce que nous nous y immunisons.
00:08:5121 Et nous l'avons fait avec la variole.
00:08:5317 Et nous l'avons presque fait avec la polio, et ils pensent que d'ici quelques années
00:09:0023 la polio sera éliminée de la Terre.
00:09:0514 Maintenant, les virus qui se développent à l'intérieur des cellules, pour qu'ils en sortent, ils doivent faire quelque chose.
00:09:1413 Et ils font l'une des deux choses, généralement.
00:09:1712 Soit ils parient. bourgeonner de la surface des cellules, et c'est ce que montre cette image,
00:09:2422 ou ils grandissent en grand nombre à l'intérieur de la cellule et ensuite ils font éclater la cellule.
00:09:3215 Et cela libère les particules virales de l'intérieur de la cellule où qu'elle se trouve, dans le
00:09:3806 système sanguin. circulation sanguine chez les humains, par exemple.
00:09:4416 Les virus n'avaient de sens que lorsque la biologie moléculaire est née en tant que science, car ils sont
00:09:5007 si petit que la seule chose vraiment importante qu'ils ont est leurs instructions génétiques,
00:09:5528 leur ADN ou leur ARN.
00:09:5822 Ils protègent généralement ça dans un manteau, mais le manteau l'est. est en grande partie inerte, sauf pour
00:10:0422 en les aidant à entrer dans la prochaine cellule infectée, ou la prochaine cellule qu'ils vont infecter.
00:10:1317 Certains d'entre eux ont quelques autres protéines qui aident à déclencher l'infection.
00:10:1903 Et puis, nous apprenons maintenant des virus qui sont très gros et compliqués -- surprenant.
00:10:2526 Ils sont en fait de la taille d'une bactérie.
00:10:2827 Mais ce qui les distingue, c'est qu'ils ont besoin d'être à l'intérieur d'une cellule pour se multiplier, alors que les bactéries
00:10:3823 peuvent se multiplier en tant qu'organismes libres.
00:10:4403 La façon dont nous détectons les virus est ce qu'on appelle un test de plaque.
00:10:4926 Nous avons une pelouse de cellules sensibles.
00:10:5321 Ça pourrait être des cellules de mammifères, ça pourrait être des cellules bactériennes.
00:10:5808 Nous avons déposé quelques particules virales.
00:11:0028 Ces particules virales rongent la pelouse d'un centre où elles atterrissent, et elles se forment
00:11:0715 une plaque.
00:11:0915 Et si vous comptez le nombre de plaques, vous savez combien de virus il y avait.
00:11:1426 Et si vous faites. si vous éliminez deux fois plus de virus, vous obtenez deux fois plus de plaques,
00:11:2028 donc c'est un test hautement quantitatif, et la génétique bactérienne a été faite en utilisant ces tâches.
00:11:2917 ces techniques.
00:11:3023 Ici, on peut voir de minuscules plaques faites par une sorte de virus bactérien, ou d'énormes plaques faites
00:11:4100 par poliovirus étalé sur des cellules humaines.
00:11:4528 Une distinction que je trouve très importante parmi les virus est la distinction entre
00:11:5301 virus à l'équilibre et virus hors équilibre.
00:11:5816 Les virus d'équilibre ont. sont des virus qui ont été, pendant très longtemps, des parasites
00:12:0617 d'une espèce particulière.
00:12:0820 Et donc ils sont hautement adaptés à cette espèce, au mode de vie de cette espèce, aux cellules
00:12:1405 de cette espèce.
00:12:1623 Et ce qui se passe, c'est qu'ils évoluent pour être en fait moins mortels, parce qu'ils ne veulent pas
00:12:2209 tuer leurs hôtes.
00:12:2313 S'ils tuaient tous les membres de l'espèce, ce virus l'aurait fait. mourrait lui-même.
00:12:2926 Et donc, ils causent suffisamment de maladies pour favoriser leur propagation, mais ils ne le font pas.
00:12:3706 comme provoquer des éternuements ou de la toux. mais ils ne tuent pas la plupart des gens.
00:12:4222 Le virus du rhume est un très bon exemple de a. un virus d'équilibre chez l'homme.
00:12:5007 Ensuite, il y a les virus de non-équilibre.
00:12:5324 Les virus hors équilibre sont des virus qui sont passés d'une espèce à une autre.
00:13:0024 Ils ne sont pas encore adaptés à ce nouvel hôte.
00:13:0316 Ils ne sont avec ce nouvel hôte que depuis un certain temps, voire des décennies.
00:13:1021 Et ils peuvent être extrêmement mortels, parce que ce n'est pas un hôte dont ils se soucient.
00:13:1521 Et donc ils n'ont pas évolué pour être non létaux chez cet hôte.
00:13:2203 Ils peuvent en fait se propager mal, ou ils peuvent très bien se propager.
00:13:2625 Ils peuvent être très efficaces, très inefficaces.
00:13:2919 Il y a une énorme variation.
00:13:3218 Mais ce sont les virus qui nous causent le plus de problèmes, parce que ces virus
00:13:3902 peut être mortel.
00:13:4002 Donc, si nous parlons de virus d'équilibre, nous parlons de polio.
00:13:4503 La polio, en son temps, a causé. était. était mortelle pour une très petite fraction de la population
00:13:5312 qui en ont été infectés.
00:13:5509 La plupart des gens ne savaient pas qu'ils étaient infectés -- 90%+.
00:13:5900 Quelques personnes en ont été paralysées.
00:14:0226 Et quelques personnes en ont été tuées.
00:14:0620 Et c'est dans la nature d'un virus d'équilibre, largement non létal, bien que parfois létal.
00:14:1422 La variole l'était en fait. est. est un virus mortel pour un bon nombre de personnes,
00:14:2226 et vous voulez vraiment l'obtenir quand vous êtes jeune et vous en remettre.
00:14:2625 Et c'était la nature de la vaccination contre la variole au tout début.
00:14:3424 Le virus du rhume dont nous avons parlé.
00:14:3822 Le virus de la rougeole, un autre virus, provoque en fait des infections assez graves chez quelques personnes.
00:14:4514 La plupart des gens s'en remettent après avoir été au lit pendant quelques jours.
00:14:5013 Les virus de l'herpès sont partout autour de nous et le sont. continuent d'infecter les gens, mais sont généralement non létales.
00:15:0001 Maintenant, les virus hors équilibre.
00:15:0122 Le plus connu d'entre eux est le virus de la grippe.
00:15:0613 C'est un virus naturel des oiseaux.
00:15:1005 Chez les oiseaux, ce n'est généralement pas très mortel.
00:15:1328 Cela concerne les humains et est mortel pour les personnes âgées et les très jeunes.
00:15:2114 Et c'est vraiment une maladie grave pour les adultes.
00:15:2722 Et c'est pourquoi nous essayons de vacciner contre elle, bien que nos vaccins soient loin
00:15:3219 aussi bon que nous aimerions qu'ils soient.
00:15:3609 Le VIH est un virus qui nous est récemment parvenu des chimpanzés, mais en fait ce n'est même pas
00:15:4403 un virus naturel des chimpanzés.
00:15:4507 Il semble que ce soit un virus naturel des singes.
00:15:5013 Et ils l'ont donné aux chimpanzés, qui à leur tour nous l'ont donné.
00:15:5527 Le SRAS est probablement un virus des chauves-souris.
00:16:0101 Ebola est un virus presque certainement des chauves-souris.
00:16:0422 Hantaan venait de rongeurs.
00:16:0811 Ceux-ci ont été très mortels pour les humains, mais généralement dans des zones confinées, parce qu'ils.
00:16:1511 ils n'ont pas évolué pour pouvoir se propager très efficacement.
00:16:1915 Maintenant, permettez-moi d'aborder le VIH, car c'est un virus dont nous avons tant entendu parler et qui
00:16:2901 a été un virus tellement dévastateur pour les êtres humains.
00:16:3325 Dans. au cours des dernières décennies, la propagation du virus de l'immunodéficience humaine
00:16:4102 à travers le monde a été une source constante de peur et de nouvelles.
00:16:4909 C'est arrivé parmi nous, vraiment, au début des années 1980.
00:16:5401 Avant cela, c'était chez les êtres humains, mais c'était dans des populations très limitées, principalement en Afrique.
00:17:0213 Quelque part vers les années 1980, il a commencé à se répandre, coïncidant avec les voyages.
00:17:0824 Elle a été prise dans des avions chez des personnes de son. sa source en Afrique vers l'Europe,
00:17:1609 aux États-Unis.
00:17:2006 Donner du sens à. du VIH dépendait de la découverte de la transcriptase inverse.
00:17:2715 Donc, notre travail en 1970 a en fait établi la base pour trouver le VIH, parce que le VIH. il utilise
00:17:3528 une transcriptase inverse, et c'est cette enzyme qui a révélé la nature de ce virus.
00:17:4217 Alors, permettez-moi de parler de la découverte de la transcription inverse pendant une minute.
00:17:4917 En 1960, j'ai commencé à travailler sur les virus.
00:17:5406 Et j'ai réalisé que pour comprendre ce cycle de vie des virus, la chose à faire
00:18:0117 était d'examiner les enzymes qui fabriquaient l'ADN ou l'ARN viral.
00:18:0909 Et donc nous avons découvert un certain nombre de polymérases dans les virus tout au long des années 1960.
00:18:2104 Et puis en 1969, nous avons trouvé les polymérases qui. qui permettent aux virus à brin négatif
00:18:3226 à faire.
00:18:3413 Et ils, comme je l'ai mentionné plus tôt, sont dans la particule virale.
00:18:3717 Et cela suggérait que si nous devions comprendre les virus induisant le cancer,
00:18:4208 nous devrions peut-tre regarder dans la particule virale.
00:18:4600 Howard Temin, dans les années 1960, avait spéculé sur cet ARN. que les virus tumoraux à ARN --
00: 18: 5127 les virus qui ont de l'ARN comme matériel génétique mais causent le cancer - pourraient en fait copier leur
00:19:0124 ARN dans ADN.
00:19:0318 Mais personne n'a pu trouver de preuves claires que c'était vrai.
00:19:0800 Et donc en 1970, quand nous avons dit, regardons dans la particule virale, nous avons trouvé l'enzyme
00:19:1520 qui copie l'ARN en ADN.
00:19:1801 C'était en fait, pour moi, parce que j'étais un. avait une formation dans ce genre d'expérimentation,
00:19:2315 une expérience très simple.
00:19:2425 Il a fallu quelques jours pour le découvrir.
00:19:2917 Et en 1975, Howard Temin et moi, ainsi que Renato Dulbecco, qui travaillions sur les virus à ADN,
00:19:3712 ont été honorés d'un prix Nobel, parce que le travail que nous avions fait tous les trois
00:19:4309 a vraiment préparé le terrain pour comprendre la nature génétique du cancer.
00:19:4713 Et c'était un gros problème, scientifiquement, et s'est en fait avéré être un gros problème dans
00:19:5513 notre traitement contre le cancer.
00: 19: 5822 C'est nostalgique pour moi de me souvenir des circonstances de ces expériences
00:20:0607 parce que je pensais à ce diagramme et j'ai réalisé que le.
00:20:1306 les virus inducteurs de tumeurs n'y rentraient pas.
00:20:1613 Et j'ai mis la main sur un stock de ces virus pour tester s'ils pouvaient avoir une polymérase.
00:20:2506 Et comme je l'ai dit, en quelques jours, nous avons trouvé ce que nous cherchions.
00:20:3200 La transcriptase inverse est une enzyme, maintenant, qui est comprise dans les moindres détails.
00:20:3815 Vous pouvez voir comment l'ADN ou l'ARN sont enfilés à travers le. la polymérase de sa structure.
00:20:5122 Alors, permettez-moi de dire quelques mots sur ce que la découverte de la transcription inverse a permis.
00:21:0009 Cela a permis divers types de compréhension et divers types de technologie.
00: 21: 0621 La compréhension était la compréhension que les virus tumoraux à ARN sont des rétrovirus, qu'ils
00:21:1324 transcrivent à l'envers leur génome et l'intègrent dans la cellule hôte.
00:21:1911 Et cela disait vraiment que le cancer était une conséquence de l'altération génétique des cellules.
00:21:3026 Et l'autre chose est que la transcription inverse a permis aux biotechnologistes de capturer le
00:21:4104 informations génétiques provenant de gènes individuels sous forme d'ARN messager qui a été rétro-transcrit en laboratoire.
00:21:5103 Et c'est devenu une méthodologie centrale de la biotechnologie.
00:21:5704 Nous avons également appris des travaux sur la structure du génome humain que jusqu'à 45% des
00:22:0621 le génome humain est apparu par transcription inverse au cours du temps historique, principalement par le
00:22:1427 copie d'éléments génétiques mobiles, qui sont comme des virus sauf qu'ils n'ont pas d'existence extracellulaire.
00:22:2301 Ils font tout simplement partie de la vie cellulaire.
00:22:2719 Et enfin, la découverte de la transcription inverse a jeté les bases, dix ans plus tard, de la découverte
00:22:3503 de. cette. que l'épidémie de sida était causée par la propagation d'un virus, le VIH,
00:22:4520 et que ce virus était un rétrovirus, comme les virus tumoraux qui étaient jusque-là
00:22:5217 les seuls connus.
00:22:5506 C'est donc particulièrement gratifiant pour moi que cette découverte se répercute
00:23:0326 à travers le temps de tant de manières différentes.
00:23:0626 Et cela montre vraiment l'importance de la recherche fondamentale.
00:23:1217 Donc, si nous regardons le cycle de vie d'un rétrovirus -- n'importe quel rétrovirus -- ce qu'il fait est de
00: 23: 2028 se frayent un chemin dans une cellule en fusionnant à la surface de la cellule et en faisant éclater le noyau du virus
00:23:3009 dans la cellule elle-même.
00:23:3222 Là, ce noyau agit comme une enzyme pour faire une copie d'ADN de l'ARN dans le virus.
00:23:4120 Cela s'intègre à son tour, formant ce qu'on appelle le provirus.
00:23:4624 Et le provirus agit alors comme un modèle pour fabriquer des protéines. fabriquer de l'ARN pour fabriquer des protéines.
00:23:5512 Et ces protéines se réunissent pour former de nouvelles particules virales qui sortent du
00:24:0002 surface de la cellule et devenir un virus vivant à la recherche d'un nouvel hôte potentiel.
00:24:0705 C'est un cycle de vie très intéressant car le virus trouve en fait son chemin
00:24:1324 dans les chromosomes de la cellule, se transformant d'un virus libre en gènes de la cellule.
00:24:2112 Et c'est un moyen unique et remarquable de cacher le virus, permettant sa transmission
00:24:3124 d'une cellule à la prochaine cellule à la prochaine cellule sans que le virus n'ait à faire quoi que ce soit,
00:24:3724 parce que chaque fois que la cellule se duplique, elle duplique l'ADN proviral.
00:24:4426 Ici, il bourgeonne à la surface d'une cellule.
00:24:4910 Et donc, permettez-moi de parler une minute de l'horreur de l'épidémie de SIDA,
00:24:5804 à quel point le VIH a été puissant.
00:25:0107 Ceci. ce sont des statistiques de 2005.
00:25:0510 Et je les ai mis ici parce que c'était en quelque sorte le pic de l'épidémie.
00:25:1009 À cette époque, 65 millions de personnes avaient été infectées dans le monde, la majeure partie en Afrique.
00:25:1701 Il y avait 25 millions de personnes qui ont été tuées par le virus.
00:25:2222 40 millions de personnes vivaient avec le VIH, beaucoup en Inde, beaucoup en Chine, mais la majeure partie.
00:25:3005 en Afrique.
00:25:3322 Il y avait, à cette époque, 13 000 infections par jour, 5 millions de personnes infectées chaque année.
00:25:4427 C'était une épidémie vraiment dévastatrice pour le monde.
00:25:5111 Maintenant, si nous le regardons maintenant, ou en 2015, lorsque les dernières statistiques étaient disponibles,
00:26:0108 ce que nous voyons est une épidémie qui s'estompe un peu mais qui reste très grave.
00:26:0801 Donc à ce jour, 75 millions de personnes ont été infectées, 35 millions ont été tuées, et il y a
00:26:1528 toujours de l'ordre de 40 millions de personnes vivant avec le SIDA.
00:26:2100 J'ai indiqué les chiffres de 2005 entre parenthèses.
00:26:2700 Mais il y a maintenant, contre 2005, 18 millions de personnes sous antirétroviraux,
00:26:3325 produits chimiques qui empêchent la croissance des rétroviraux. des rétrovirus.
00:26:4100 Et ces personnes sont en grande partie en très bonne santé, et ne transmettent pas non plus de virus,
00:26:4718 parce que le virus a été terrassé si efficacement.
00:26:5207 Et c'est en partie la raison pour laquelle les transmissions sont en panne.
00:26:5524 Donc, le nombre d'infections est maintenant d'environ 50% de ce qu'il était.
00:27:0210 Le nombre de morts n'est que de 30% de ce qu'il était.
00:27:0819 Et ça. ces rétroviraux. les antirétroviraux font toute la différence.
00:27:1414 Mais ils sont extrêmement chers, même chers en Afrique, bien que beaucoup moins chers qu'ici.
00:27:2406 Et cela augmente la durée de vie des personnes infectées, cela diminue les taux d'infection,
00:27:2926 mais il n'est pas clair que ce soit la réponse finale.
00:27:3508 La réponse finale serait de fabriquer un vaccin qui pourrait empêcher la transmission du VIH.
00:27:4306 Et nous. beaucoup, beaucoup d'autres personnes dans la communauté scientifique s'efforcent de trouver un moyen
00:27:5013 pour vacciner les gens.
00:27:5113 Mais ce virus, contrairement à tout autre virus, a été récalcitrant à nos tentatives de
00:27:5809 faire un vaccin.
00:28:0126 Donc, le VIH est le virus classique de non-équilibre.
00:28:0610 C'est, comme je l'ai dit, endémique chez les singes africains.
00:28:1015 Il a pris pied dans les populations humaines il y a peut-être 90 ans.
00:28:1612 Pendant longtemps, il n'a été trouvé que dans les villages d'Afrique.
00:28:2107 Alors, comme. alors que le transport est devenu de plus en plus utilisé pour emmener les gens
00:28:3006 d'un continent à l'autre, elle a semé d'autres continents et est devenue une épidémie mondiale.
00:28:3800 Il se développe dans l'un des types de cellules clés de notre système immunitaire, et donc il s'éteint
00:28:4419 nos systèmes immunitaires.
00:28:4609 Et c'est quoi. pourquoi c'est un virus mortel.
00:28:4910 Nous mourons d'une infection, pas d'une infection par le VIH.
00:28:5807 Et sur ce, j'en ai terminé avec cette discussion sur les virus et le VIH.

  • Partie 1 : Introduction aux virus

Un demi-siècle de transcriptase inverse, joyeux anniversaire !

La transcriptase inverse (RT) a été découverte il y a 50 ans par Howard M. Temin, Satoshi Mitzutani [1] et David Baltimore [2]. Une fête d'anniversaire n'aura pas lieu en raison de la pandémie de SRAS-coronavirus-2. Une réunion à Cold Spring Harbor (CSH) pour célébrer cet événement avec des scientifiques de RT a été reportée d'un an. Cependant, cette pandémie nous rappelle presque quotidiennement la RT et en fait actuellement l'une des molécules les plus importantes, car elle est nécessaire pour transcrire à l'envers l'ARN coronaviral en ADN comme étape clé du test RT-qPCR utilisé pour détecter les infections potentielles. Ainsi, le 50e anniversaire de la RT mérite des félicitations et une rétrospective sur sa contribution à nos connaissances, notre passé, et un regard vers l'avenir résumé dans la Fig. 1.

Quelques-unes des nombreuses facettes des transcriptas inverses (RT). Pour plus de détails, voir le texte

La RT a d'abord été considérée comme une exception rare en biologie et limitée aux rétrovirus uniquement, tels que les virus de la leucémie des poulets et des souris. Le nom rétrovirus est basé sur le RT, permettant le flux inattendu d'informations génétiques de l'ARN à l'ADN, qui était considéré comme inversé lorsqu'il a été découvert en 1970. Avant cela, on pensait que le transfert d'informations ne se produisait que de l'ADN à l'ARN à la protéine. as described by the Central Dogma of molecular biology coined by Sir Francis Crick—even though he was not dogmatic about it [3]. David Baltimore was surprised in the 1970s during a meeting when a speaker described an RT in flies—arguing that no retrovirus was known to exist there. That was the beginning of a ubiquitous RT. Now with so much emphasis on the RNA world, one could rename the RT as the real transcriptase, which nobody will do!

Retroviruses attracted attention for cancer research since they can pick up oncogenes and become tumor viruses. Retroviruses have many different vertebrate hosts with specific viruses in chickens, mice, sheep, goats, horses and so on, mainly causing leukemias and lymphomas, but they can also cause anemias and arthritis. To find a human retrovirus was the focus of intense research and international competition. Mason Pfizer Monkey virus and other proposals turned out to be wrong. When Luc Montagnier from the Institute Pasteur in Paris finally presented a human isolate in 1983, what would later be called HIV, more than one person in the CSH auditorium did not believe it [4]. But they were wrong to doubt. R.C. Gallo had discovered the first human tumor virus, HTLV-1, in 1980 [5].

HIV, of course, caused another pandemic, which is much neglected or overshadowed by the outbreak of the SARS-coronavirus-2 pandemic. HIV is a retrovirus, discovered in 1983, and replicates via the RT—and again, the RT is the basis for diagnostics and was the first target of a drug, AZT, in 1987.

RNA tumor viruses can carry oncogenes or activate downstream cellular genes by the viral promotors, the long terminal repeats (LTRs), by promoter insertion. The myc gene plays a role in both of the two mechanisms, causing an acute or chronic disease in animals [6], and is now being explored as a drug target in human cancer. The first prominent tumor retrovirus was the Rous sarcoma virus, RSV, which can replicate and carry an oncogene v-src. The question was the following: are oncogenes from outside of a cell or from within? UNE La nature preprint from Mike Bishop and coworkers in San Francisco was going around in 1971 or so at the Max Planck Institute of Virology in Tübingen, describing an “oncogene” present everywhere, even in elephants—with no correlation to cancer. The answer to this puzzle was that the oncogene looked the same as cellular genes, the “protooncogenes”, with the technologies available. But it was mutated in cancer, not identical. Mike Bishop and Harold Varmus received the Noble Prize for their discovery of oncogenes in 1989.

Harold Varmus attended European Tumor Virus Meetings on oncogenes by riding his bicycle from London across half of Europe even in heavy rain, a pioneer not only in cancer research but for bicycle riding 50 years before this becomes a need now by fear of SARS-coronavirus-2 infections in public transportations.

Many years back, around the 1970s, a slide was projected during one of the CSH meetings showing a healthy chicken which harbored an endogenous retrovirus. This was a surprise, because everybody was expecting a sick chicken, but this one looked perfectly normal. Endogenous viruses were also found in mice and were later identified as endogenous viruses in many species. This culminated in the publication of the most spectacular paper involving retroviruses—the human genome sequence by Eric Lander and numerous other authors and groups [7]. This revealed that retroviruses and retrovirus-like elements populate the human and other mammalian genomes to almost 50% even today, and in some genomes up to 80% [8]. This was proved by the isolation of “Phoenix,” a retrovirus reconstructed from the human genome from a dozen mutated sequences, which allowed the deduction of a consensus ancestral sequence. A DNA copy, transfected into tissue culture cells, produced the replicating retrovirus Phoenix, detectable by electron microscopy. After 5 million years of dormancy, the virus was brought back to “life” [9]. We harbor sequences of the virus Phoenix in our genome from former infections, but nobody seemed to worry about its recent resurrection in the laboratory as a potential danger!

A retrovirus contributed important novel information for the benefit of human evolution: preventing mothers from immune rejection of their own developing embryos. Egg shells and kangaroo pouches became obsolete by a piece of DNA coding for a region of the envelope protein of an ancestor of the human endogenous retrovirus, HERV-W [10]. The mechanism is closely related to immune suppression by AIDS and based on a peptide sequence also found in the gp41 fusion protein of HIV. Cells in the placenta of ancestors of humans and several other female mammals were infected independently 25 to 40 million years ago.

Endogenous viruses can protect against exogenous viruses. This immunity was shown in a real-time endogenization process observed with koalas in Australia. They were threatened by factors such as car accidents or fires and were put into custody to allow the population to recover on an island. It was not as safe a place as expected, because the Gibbon ape leukemia virus habited there and killed many of the koalas. Some of them survived and were immune because the virus had entered their germlines. This allowed scientists to watch such an evolutionary event of endogenization in real time [11]. Endogenization in the koalas took 100 years, about 10 generations. How long will HIV need to endogenize into human germ cell genomes and defend their offspring against superinfection? Infection seems possible and thus endogenization also? Ten koala generations may correspond to 250 years for humans—this is too long to wait for!

This protection by endogenous viruses against exogenous viruses is not dissimilar to one approach bacteria have evolved as defense against phages. A DNA fragment of an invading bacterial virus/phage is stored as memory, as a “spacer” within palindromic sequences. Its RNA transcript recognizes the DNA genome of an invading new phage by sequence homology and leads to its destruction by molecular scissors, the CRISPR/Cas effect [12], which everyone is aware won the Noble Prize for chemistry this year.

Bacteria harbor many RTs from retroelements. One of these RTs is highly mutagenic and drives evolution by promoting hypervariation of protein sequences, a property shared with the adaptive immune response. This leads to an expanded tropism of bacterial and phage interaction, possibly to adapt to environmental stress. The sequences carrying this RT are called DGR, diversity-generating retroelements [13]. They may help to create broad-spectrum phages. Another puzzling RT in bacteria belongs to retrons, which consist of branched single-stranded RNA/DNA structures [14] which Howard Temin had already noticed [15]. It looks like a conserved evolutionary intermediate from RNA to DNA. Bacterial RTs can also bind to catalytic RNAs (group II introns) [16]. They also resemble transition intermediates from the RNA to the DNA world with the RT as link between the two worlds [17] making the RT a major driver in evolution.

There is another relative of the RT. Also connected to the CSH Laboratory is TERT, the telomeric RT, described by Elizabeth Blackburn and Carol Greider, frequent guests at CSH, who received the Nobel prize together with Jack Szostak in 2009. TERT elongates chromosomal ends in embryonic tissue and stem cells and is active in cancer cells corresponding to longevity [18]. Unlike other RTs, an RNase H is not involved, since RNA is needed as a template for the repeated copies of the telomeric DNA. Linear chromosomes need protection of their ends against shortening which is provided by TERT and its stable pseudoknot RNA structure. TERT has been proposed to be related to non-LTR retrotransposons, which lost an endonuclease [19]. Is this the oldest ancestral RT precursor, a ribonucleoprotein consisting of non-coding pseudoknot-structured RNA and the RT enzyme or are introns the origin?

Last not least we give our adoration to Barbara McClintock for her discovery of mobile genetic elements, which include retrotransposons with their copy-and-paste mechanism. Her legacy will continue to keep researchers busy studying this prominent force of genomic evolution and adaptive processes and contribute to many more CSH meetings to come.

This remembrance has shown how broad the RTs are in nature and during evolution and how many open questions still wait for further analysis.

A bunch of flowers makes a nice birthday surprise, so at the end of this overview, we discuss two phenomena visible in plants, related to RT. The first is the white pattern of petunias, which is caused by silencing of the gene responsible for the blue coloring. The silencing depends on the PAZ and PIWI domains of Argonaute proteins which are structurally related to the retroviral RT and RNase H enzymes. They are components of the RNA-induced silencing complex RISC, which is believed to have evolved as an antiviral immune defense. In contrast, the white rims around carnation petals are caused by viruses, whereby one of them is the viroid of carnations, CarSVd (Carnation Small Viroid), and the other one a plant pararetrovirus. Its RT helps to make a homologous DNA from the viroid, allowing DNA recombination [20]. Thus, this viroid exploits an RT, presumably provided in trans by a plant pararetrovirus, such as cauliflower mosaic virus leading to color patterns.

A flower bouquet with silenced petunias and multicolored carnations is a greeting for the birthday of the RT, whereby the beauty of flowers is due to RTs (Fig. 2).


All the central dogmas could be wrong

The original central dogma clearly said that information can travel from nucleic acid to nucleic acid and even from nucleic acid to protein. And since RNA and DNA are both nucleic acids, the dogma proposed by Crick still holds true. Yes, there are no viruses that can make DNA from protein. There are also no bacteria that can do that. Phew, that was a close call.

“Bovine Spongiform Encephalopathy”

“Central dogma could be wrong”

So what’s BSE? A dangerous disease also called Mad Cow disease and it is not caused by bacteria or viruses or fungi, but prions. What are prions? The archnemesis of the central dogma.


The Central Dogma - DNA, retroviruses and the treatment for AIDS

In 1953, James Watson and Francis Crick discovered that the double-stranded molecule of deoxyribose nucleic acid (DNA) was a double helix.

Another nucleic acid is called ribonucleic acid (RNA), it is a simpler, single-stranded cousin to DNA.

The key building blocks of all organisms are called proteins and the necessary processes of replication and repair to keep organisms alive require new proteins to be constructed.

This starts by copying, more accurately, "transcribing", the correct segment of DNA into an RNA molecule using an enzyme called RNA polymerase.

The required protein is assembled by the machinery of the cell which builds up the specific sequence of molecules in a protein by "translating" the sequence of molecules present in this RNA molecule.

Francis Crick described this flow of information from DNA molecule to RNA molecule to protein as the central dogma of molecular biology.

"Dogma" is a set of principles declared to be incontrovertibly true – it derives from the Latin meaning "philosophical tenet".

The dogma of DNA-to-RNA-to-protein was upset when in 1970 Howard Temin and independently, David Baltimore, discovered an enzyme called reverse transcriptase.

They found that in the cancer producing virus, Rous Sarcoma Virus (RSV), the flow of information is not DNA-to-RNA but RNA-to-DNA (and then to protein), the reverse of the direction proposed by Crick. For this reason, RSV is called a retrovirus.

Viruses cannot replicate on their own but have to infect the living cells of other organisms.

After infection, they hijack their host's molecular machinery to make copies of themselves.

These copies of the virus then burst out of the cell and proceed to infect other cells. In most viruses the central dogma is followed, DNA is transcribed into RNA which is then translated into proteins.

But, most retroviruses don't have DNA - their genetic material is contained in RNA.

When they enter the host's cell they make the reverse transcriptase enzyme which then gets to work by transcribing itself into the host's DNA - the information flow here is RNA to DNA.

Thereafter the host treats the new DNA as part of its own and replicates the virus genetic material.

Another aspect of the central dogma which proved wrong was that not all DNA, as Crick inferred, is involved in assembling proteins. Today, it is thought that about 2 per cent of DNA actually codes for proteins, the rest is often referred to as "junk DNA".

Interest in retroviruses took off after 1981 when it was found that some people were becoming very ill because something was dramatically decreasing the number of their white blood cells.

White blood cells are an essential component in the immune system. The condition was called Auto Immune Deficiency Syndrome or AIDS.

The race was on to find a cure and it wasn't long before two frontrunners emerged, Robert Gallo of the National Cancer Institute in the United States and Luc Montagnier at the Pasteur Institute in France.

In 1976, Gallo made the first discovery of a retrovirus in humans, the Human T-lymphotropic virus (HVLV). In 1983, Gallo announced in the prestigious journal Science, that he had isolated a similar virus, HTLV-III, which he said caused AIDS.

Meanwhile in Paris, Montagnier was asked to examine samples taken from the lymph nodes of AIDS patients.

He isolated a virus he called lymphadenopathy-associated virus (LAV), although he couldn't specifically say that it caused AIDS.

His results were published in the same edition of Science as Robert Gallo's findings.

The similarity between the two viruses was striking and after rigorous investigation it was decided that the two viruses were the same, or at least, closely related.

The investigation team decided that Luc Montagnier had been the first to make the discovery of the AIDS-causing retrovirus - now called HIV or Human Immunodeficiency Virus.

The 2008 Nobel Prize in Physiology and Medicine was awarded to Montagnier and his colleague Francoise Barre-Sinoussi. Controversially, Robert Gallo was not included.

Victims of the HIV virus have a life expectancy of between 6 to 19 months if no treatment is available.

Thanks to the efforts of scientists such as Robert Gallo, Luc Montagnier and Francoise Barre-Sinoussi, a young person with HIV, if treated early can expect to live for several decades.


Irreversibility of the digital to analog transition

The key step of the recoding from the digital to the analog representation of information involves the specific aminoacylation of cognate tRNAs catalyzed by the aminoacyl-tRNA synthetases (aaRS). The aaRS recognize, on the one hand, individual amino acids, which they activate via conjugation with AMP, and on the other hand, the cognate tRNA molecules to which the aaRS transfer the amino acid residues [5]. Thus, the aaRS join, through the tRNA molecule, an element of the analog signal (an amino acid) with its digital cognate, the tRNA anticodon and accordingly are responsible for the information transition. At the next step of translation, the ribosomes, intricate molecular machines as they are, only exploit digital information through codon-anticodon pairing.

Translation is accompanied or followed by protein folding, and this process involves “forgetting”, or perhaps more precisely, irreversible suppression of the digital information (Fig. 1). When a protein folds into its native conformation, amino acid residues that are distant in the sequence (one dimension) become juxtaposed in three dimensions such that the sequence cannot be accurately “read” without denaturing the protein. When the native conformation of a protein is disrupted, the outcome is a misfolded globule not an extended one-dimensional string [6]. The existence of such a string is thermodynamically untenable, hence the irreversibility of the suppression of the digital message. Misfolded proteins can be toxic for cells and are swiftly destroyed by the elaborate protein degradation machinery [7]. The case of intrinsically disordered proteins appears somewhat different but few proteins are fully disordered [8]. Thus, the irreversible suppression of the digital information engendered by the formation of the analog device, i.e. protein folding, appears to be the fundamental cause of the irreversibility of translation, that is, the Central Dogma.


Why the Study Claiming SARS-CoV-2’s RNA Is Fused Into Human DNA Is Flawed

In September 1957, Francis Crick proposed the ‘central dogma of molecular biology’. He suggested that information always flows in living beings from DNA – a stable, inheritable molecule – through a relatively unstable intermediate, the messenger RNA, and then onto proteins, which are the workhorses of all life functions. And everywhere scientists looked, they realised all organisms followed this dogma – until 1970.

In this year, Howard Temin and David Baltimore found something odd in one group of viruses.

Viruses, like other living beings, come in all shapes and sizes, and are classified into different families. However, viruses are not classified the same way as other life forms. This is because they can be both alive and not alive – a feature that demands that taxonomists also consider other attributes that make viruses different.

Another such feature is their genetic material.

Viruses are the only known life-forms that can use RNA as their genetic material. There are different kinds of RNA-containing viruses. To propagate itself, each virus makes a copy of the information in its genetic material to pass onto its ‘daughter’ viruses. Some viruses contain the machinery to make copies of their RNA, and they don’t have a DNA component in their life cycle whatsoever. The influenza, hepatitis C and SARS-CoV-2 viruses are in this category. These viruses also deviate from the central dogma only slightly: there is no DNA, but the information flows only from the RNA to proteins.

But what Temin and Baltimore discovered in 1970 was a proper exception to the central dogma. They found viruses that could make a DNA copy with their RNA using an enzyme called reverse transcriptase, in a process called reverse transcription. A virus then mixes this DNA with the DNA of its host, thus becoming part of the host forever. Such viruses – called retroviruses – violate the central dogma because information first flows from RNA to DNA, and then from the DNA to the RNA to proteins.

Viruses like HIV and Rous sarcoma belong to this family.

In all, there are seven families, or groups, of viruses, and each group specifies special adaptations, refined over years of evolution, often through several hosts. It’s also unusual – maybe even impossible – to have members of one class of viruses show fundamental properties associated with another.

This is why a preprint paper uploaded to the bioRxiv preprint server on December 13 caught the scientific community by surprise. The paper claimed, outlandishly, that parts of the SARS-CoV-2 viral RNA could be reverse transcribed into DNA and integrated into the human genome.

According to the paper’s authors, they were attempting to explain why some COVID-19 patients showed signs of the virus in RT-PCR tests even weeks after recovering from the disease. Their explanation is based on a group of genetic entities called long interspersed nuclear elements (LINE). The human genome has multiple LINEs – effectively, parts of our DNA responsible for reverse-transcribing human RNA into DNA, and integrating it into the human DNA at a different part. The paper claims these LINEs do the same thing with parts of the novel coronavirus’s RNA as well.

This process differs from what retroviruses like HIV do routinely: they use their own proteins to convert and mix the DNA.

The authors’ claims are based largely on one primary observation and one experiment. The observation banks on a powerful tool called RNA-seq, which provides the sequences of all the RNA molecules produced by a cell. So a RNA-seq’s output is a sort of measure of all the genes that are active in the target cell. The authors reported that in cells infected with SARS-CoV-2, there were some viral RNA sequences interspersed between RNA sequences of human genes.

This data may seem convincing at first glance, but the devil is in the details. The authors appear to have overlooked the fact that in the process of preparing a sample for RNA-seq, the scientist must herself artificially reverse transcribe RNA into DNA – because only DNA can be sequenced (for further study). So the chimeric viral and human RNA could just be an artefact of the RNA-seq process, since reverse transcriptases are known to mix and match target sequences.

To prove their claims in an experimental setup, the authors genetically altered cells to make proteins that can perform reverse transcription. Then they infected these cells with the SARS-CoV-2 virus, and reported that the SARS-CoV-2 viral RNA is converted into DNA.

They performed the experiment by forcing cells to make unnatural quantities of two proteins: LINEs and HIV reverse transcriptase (RT). The problem with the former is that LINEs are rarely produced naturally in the same quantities as those in the experiment, raising doubts about whether the results reflect what is realistically possible. And the problem with the latter is that there is no chance HIV RT is naturally present in a cell infected with SARS-CoV-2 because the two viruses do not infect the same cell types. So the experimental evidence has some big loopholes that don’t in any way justify what the authors claim.

Instead, the authors could have provided data from an older technique: the Southern blot. In 1973, the English molecular biologist Edwin Southern reported a very simple way to check if a particular fragment of DNA is present in a given sample. A DNA molecule has two strands (the ‘double helix’), and the string of nucleobases on one strand can only pair to a specific string of nucleobases on the other. So Southern figured that by studying one strand, researchers could know what the other strand looked like.

The way to do this – for example – is to synthesise one strand of the SARS-CoV-2 DNA and mix it with copies of human DNA, and check for signs of binding.

The preprint paper’s lack of convincing evidence has opened it up to criticism from scientists for its erroneous assertions and unproven claims. At the same time, David Baltimore, who won a Nobel Prize for helping discover the reverse transcriptase enzyme, told the prominent Science magazine the study was “impressive”, and other news outlets have amplified his comments.

Such words have elevated the study’s profile in a way it didn’t deserve to be in the middle of a pandemic scarred by misinformation and pseudoscience. The manuscript’s bioRxiv page itself includes numerous demands from researchers around the world (as comments) to take it down.

To be clear, what the preprint’s authors have claimed is still within the realm of possibility, but their experiments and interpretations aren’t convincing. The claim is extraordinary: the first report of reverse transcription by a non-retrovirus. It would mean there’s a chance that your body keeps a record of all RNA viruses that ever infected it, and open up a whole new angle to immune memory. But extraordinary claims require extraordinary evidence – which the preprint paper doesn’t have. So for now, we wait for proof.

Arun Panchapakesan is a molecular biologist working in the HIV-AIDS laboratory at the Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research, Bengaluru.


A Biblical View of ERVs

It is relatively easy to see that ERVs are poor evidence for common ancestry. With arguments such as these presented here, one can easily shoot down critics and silence the opposition. But the real question remains: is there any model available to describe what is actually happening? Several biblical creationist ideas exist.

In a recent study performed by Dr. Alfred Roca and his team at the University of Illinois, Dr. Roca found that there are retroviruses that have integrated into the genome of the koala and seem to be “protecting the host” however, this is only after the host has accepted the ERVs.10 Dr. Roca stated,

A number of ideas have been suggested as to why the retrovirus is inserting into the Koala genome, but the Koala clearly isn’t dying from this event and seems to be thriving to the contrary. Dr. Roca says,

Thriving because of an ERV is worth giving serious consideration, because it provides genetic diversity. Why does the retrovirus have to devenir part of the host to commencer helping as opposed to already having been there and helping from the beginning? It could be that this ERV existed elsewhere in the original genome and has inserted elsewhere over the past millennia, leading us to where we are observing them moving across the genome in a novel way. You can only imagine that these retroviruses inserting into the Koala genome were originally part of the Koala genome and that it has deteriorated over time (thus leading to the inbreeding). Dr. Roca goes on to say,

Unknowingly, Roca is affirming the biblical concept of genomic entropy in arguing that the original genome was more gene rich and is losing information over time. It is not unreasonable to presume that all ERVs for a given organism were probably part of its original genome (in this particular case, the Koala genome) before they began to “jump” to other locations within the genome and into a retroviral form.

The ERVs’ ability to exit a genome and invade another organism’s genome probably began at the Fall and is happening still today. In fact, ERVs probably provide the best model to describe the origin of viruses and how they operate in a fallen world. An additional example of an organism that changed post-Fall was presented in Dr. Alan Gillen’s paper on malaria, The Genesis of Malaria. In his article, Dr. Gillen discussed how the parasite Plasmodium was possibly once a form of algae that, after the Fall, became a parasite. Much like ERVs, Plasmodium is a wonderful example of something that was not originally harmful, but ceased to function the way they were supposed to and became so detrimental at the molecular level.

All viruses are molecular machines, which means they are designed. But God didn’t design His creation to be killing machines. Therefore, these machines must have been part of His original very good creation and began to deteriorate ever since. It should be no surprise to biblical creationists that many ERVs are degenerate machines that are unable to perform their original functions. In this fallen world, genetic entropy is ever at work, causing good DNA sequences to quit working efficiently. Less efficient DNA sequences are subsequently selected against and disappear eventually. In the case of ERVs, degenerate DNA sequences are now malfunctioning and infecting other genomes. In the example of the koala, the ERVs are now beneficial to the koala however, as Dr. Roca stated, this may not always have been the case. At first the ERVs may not have helped the host. Rather than asking how ERVs support common ancestry, perhaps the better question to ask is this: why do so many ERVs exist in the first place? Upon closer examination, ERVs strongly support a biblical worldview of an originally perfect world marred by the effects of sin .


Voir la vidéo: Reverse Transcriptase: an Enzyme that copies RNA to DNA (Juin 2022).


Commentaires:

  1. Elvis

    Pensée exceptionnelle))))

  2. Gerold

    Je pense que tu as tort. Je suis sûr. Discutons-en. Envoyez-moi un e-mail en MP.



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