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Comment sont déterminées les limites d'un gène ?

Comment sont déterminées les limites d'un gène ?


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Quels processus et méthodes statistiques sont utilisés par les généticiens/biologistes moléculaires pour savoir où commence et où finit un gène ?


Je ne connais qu'une seule approche naïve pour déterminer les limites d'un gène : RACE-PCR. Il en existe deux sortes, 3' et 5' RACE, qui permettent de retrouver les extrémités respectives.

La justification est la suivante :

  • Vous effectuez une transcription inverse du transcrit d'intérêt à l'aide d'une amorce spécifique. À cette étape, vous disposez d'un ADNc simple brin spécifique.

  • Ensuite, vous ajoutez un tronçon de nucléotides identiques appelé queue homopolymère en 5' de l'ADNc.

  • Enfin, vous effectuez une PCR en utilisant une amorce spécifique et une amorce universelle qui reconnaît la queue homopolymère. Vous pouvez séquencer votre ADNc amplifié et trouver où il se trouve dans le génome avec une résolution de 1 pb.

Pour la 3'RACE, le concept est le même mais la queue poly-A est utilisée au lieu de la générer soi-même avec la transférase terminale.

Voir cet article pour un protocole détaillé :

Sambrook J, Russell DW. 2006. Amplification rapide des extrémités d'ADNc 5' (5'-RACE). Protocoles CSH 2006.

Aussi, l'article wikipédia correspondant vous donne plus de détails sur ce qui se passe à chaque étape, mais attention, il y a une erreur : on dit que pour le 5'RACE, la terminale transférase rajoute la queue homopolymère en 3' alors qu'elle l'ajoute dans 5'


Il existe différents logiciels dans lesquels vous pouvez entrer votre séquence (disons la séquence entière du génome) et il peut identifier pour vous les cadres de lecture ouverts (ORF) putatifs, c'est-à-dire les codons de démarrage et les codons d'arrêt. Ensuite, en utilisant ces gènes putatifs, vous pouvez effectuer un alignement de séquences en utilisant BLAST, puis, sur la base des scores, vous pouvez confirmer qu'il s'agit bien d'ORF. Comme il s'agit de l'approche statistique, vous pouvez ensuite vérifier vos résultats en laboratoire humide, comme l'a suggéré agrimaldi.


Si votre objectif est de définir les limites de l'unité de transcription (la partie de l'ADN qui est transcrite), la réponse ci-dessus est exacte, bien que de nombreuses personnes utilisent simplement l'homologie avec les ADNc clonés plutôt que les réactions RACE. Cette approche a l'avantage de définir en même temps des formes d'épissure alternatives.

Si votre objectif est de définir les "extrémités" du gène, cela ne peut se faire qu'empiriquement et fonctionnellement car les éléments de contrôle (limites, activateurs, etc.) sont impossibles à reconnaître en informatique, et même si l'on trouve des activateurs, il n'est pas certain que ces activateurs sont utilisés avec des gènes spécifiques. Certains gènes peuvent être des millions de paires de bases de long, ainsi des centaines d'autres gènes sont intercalés. Le "gold standard" pour définir les limites des gènes est de sauver le phénotype de perte de fonction d'une mutation avec un transgène qui contient le gène d'intérêt. Si l'ADN qui est retransformé dans un organisme peut récupérer l'état de type sauvage d'une mutation d'un gène, on suppose que toutes les parties importantes de ce gène se trouvent dans le transgène.


De manière générale, vous séquencez le génome puis recherchez des indices. Il existe généralement des séquences spécifiques précédant un gène qui aident l'équipement de traduction à savoir « bonjour c'est par là que nous commençons », ainsi que des régions où les protéines peuvent se lier et qui sont utilisées pour améliorer ou inhiber la traduction du gène.

Les ordinateurs peuvent être programmés pour rechercher dans la séquence et faire apparaître des candidats possibles pour que les gens les examinent de plus près.


Le pouvoir des gènes et la frontière entre la biologie et le destin

C'est de l'AIR FRAIS. Je suis David Bianculli, rédacteur en chef du site Web TV Worth Watching, remplaçant Terry Gross. La façon dont nous comprenons et discutons de l'identité, du tempérament, du genre, de l'orientation sexuelle et de la dysphorie de genre est profondément modifiée par nos nouvelles connaissances sur le génome humain. L'étude de la génétique modifie également fondamentalement notre compréhension de la maladie, de la schizophrénie au cancer. De nouveaux traitements contre le cancer sont en cours de développement pour lutter contre les mutations génétiques qui causent le cancer.

L'invité d'aujourd'hui, Siddhartha Mukherjee, a écrit un livre à succès intitulé "Gene", qui est maintenant disponible en format de poche. Il raconte l'histoire de la génétique et rend compte des nouvelles percées et des questions éthiques résultant de la manipulation génétique. Mukherjee a écrit le livre "L'empereur de toutes les maladies", lauréat du prix Pulitzer, sur l'histoire du cancer et de ses traitements. Il a été adapté dans une série PBS du même nom. Il est oncologue spécialisé dans les cancers du sang et développe une thérapie destinée à traiter certains cancers en modifiant les cellules immunitaires de l'organisme.

Mukherjee est professeur adjoint de médecine à l'Université de Columbia et médecin spécialiste du cancer au Columbia University Medical Center. Il a parlé avec Terry l'année dernière lorsque son livre a été publié pour la première fois.

(EXTRAIT DE LA DIFFUSION ARCHIVÉE)

Siddhartha Mukherjee, bienvenue au FRESH AIR. Alors, comment la génétique nous donne-t-elle une nouvelle compréhension de la maladie, un nouveau modèle pour comprendre la maladie et la traiter ?

SIDDHARTHA MUKHERJEE : Eh bien, la génétique a vraiment bouleversé la conception classique ou traditionnelle de la maladie. Nous - vous savez, nous considérions la maladie comme quelque chose qui nous arrivait. La génétique nous permet de vraiment commencer à penser à la maladie comme quelque chose qui se produit en raison de notre interaction avec l'environnement. Cela ne veut pas dire - soyons très clairs dès le départ - cela ne veut pas dire que toutes les maladies sont génétiques. Et cela ne veut pas dire non plus que toutes les maladies sont environnementales.

Mais cela veut dire que beaucoup, beaucoup de maladies - pas toutes - mais beaucoup, beaucoup de maladies dépendent de manière aiguë de l'intersection entre les gènes et l'environnement. Et si vous omettez une partie de cette équation, vous passerez inévitablement à côté de quelque chose d'important à propos de cette maladie. Vous ne saurez pas comment le traiter. Vous ne saurez pas comment le comprendre. Et c'est l'une des idées qui est au cœur de ce livre.

GROSS : Parlons donc du cancer, puisque vous êtes oncologue. Les cancers ont toujours été traités en fonction de la partie du corps ou de l'organe qu'ils ont touché. C'est comme le cancer du sein, du foie, du sang, du poumon. Qu'est-ce que la génétique nous montre sur les similitudes et les différences au sein de chaque type de tumeur dans chaque catégorie, comme les similitudes et les différences entre les tumeurs du cancer du sein ou les leucémies ou, vous savez, les cancers du poumon ?

MUKHERJEE: Il y a un degré substantiel de réorganisation dans la façon dont nous pensons fondamentalement au cancer qui se passe en ce moment. Certaines d'entre elles étaient liées - ou une grande partie était liée à la génétique. Si vous regardez les mutations dans des cancers individuels, vous pourriez découvrir, en fait, qu'un cancer du poumon porte une mutation qu'il partage avec, disons, un cancer du sein ou qu'il partage une mutation qu'il partage avec la leucémie. La question qui se pose actuellement sur le terrain, qui est une question importante, est la suivante - donc faut-il réorganiser cette vieille classification anatomique du cancer - vous savez, le cancer du poumon, le cancer du sein - et la baser un peu plus sur une sorte de classement mixte.

Oui, vous dites cancer du sein, qui a les mutations suivantes. Mon impression générale est que la classification anatomique ne va pas disparaître. Je pense que ce sont des choses très importantes que l'anatomie détermine. Il existe des gènes particuliers au cancer du sein. Il existe des gènes particuliers au cancer du poumon. Mais ça va être considérablement affiné. Et nous le voyons déjà avec la génétique. Nous allons donc dire cancer du poumon mais avec la génétique ou des gènes qui partagent certaines choses avec la leucémie.

Et nous pourrions, en fait, traiter ces deux cancers de la même manière - cette leucémie et le cancer du poumon de la même manière. Mais je ne pense pas que la classification anatomique va disparaître complètement. C'est un classement très important qui va rester.

GROSS : Je comprends donc le concept selon lequel la chimiothérapie est une substance toxique qui tue les cellules à croissance rapide. Et par conséquent, il peut tuer les cellules cancéreuses à croissance rapide et tuer aussi beaucoup de cellules saines en cours de route. Donc je comprends ce qui marche et ce qui est mauvais avec la chimio. Je ne comprends pas vraiment comment vous ciblez une mutation, comme une mutation génétique, avec des médicaments - ou avec quoi ? Comme, comment vas-tu.

MUKHERJEE : Eh bien, le classique.

MUKHERJEE : . L'exemple est que ces mutations génétiques fabriquent des produits - fabriquent des protéines. Les gènes fabriquent des protéines. Ils fabriquent de l'ARN, qui est ensuite utilisé pour construire une protéine. Et ces protéines agissent vraiment comme des moteurs pathologiques d'une cellule cancéreuse. Ils commandent ou réquisitionnent une cellule cancéreuse et commencent à la faire se comporter anormalement. Et l'astuce consiste à créer un médicament, un médicament, une petite molécule - cela pourrait être d'autres choses - mais une petite molécule qui va et s'agrandit dans la fente de cette protéine et l'éteint comme une petite main fermant un interrupteur. Le point clé ici est que parce que les cellules cancéreuses ont ce gène muté, et donc fabriquent la protéine anormale, les cellules normales ne l'ont pas. Et c'est le scénario idéal.

Et donc, vous savez, votre médicament aura très peu d'effet, espérons-le, sur les cellules normales et aura un effet profond sur les cellules cancéreuses. Et nous avons déjà des drogues comme celle-ci dans l'arsenal. Il existe un médicament appelé Gleevec. J'ai écrit à ce sujet. D'autres ont écrit - c'est évidemment incroyablement célèbre - et c'est exactement ce qu'il fait.

Il y a une belle description de Gleevec que quelqu'un m'a un jour décrit Gleevec. C'est comme une flèche qui transperce le cœur de cette protéine anormale qui alimente la cellule cancéreuse. Donc - et cela ne perce pas le cœur des cellules normales, pour la plupart. C'est donc le scénario idéal. Le scénario le moins idéal est que, vous savez, le médicament ne fonctionne pas avec autant de spécificité, ce n'est pas une telle flèche qui est ajustée au talon d'Achille d'une cellule cancéreuse. Mais il a des dommages collatéraux.

Mais le but ultime est d'avoir un médicament qui se situe quelque part entre la spécificité exquise pour une cellule cancéreuse et peut-être une spécificité légèrement plus modérée, pourrait tuer certaines cellules normales mais est loin de tuer sans discernement que la chimiothérapie avait l'habitude d'avoir.

GROSS : Donc, en parlant de la façon dont la nouvelle compréhension de la génétique crée de nouvelles thérapies contre le cancer, je veux vous poser des questions sur le travail que vous faites actuellement, qui est lié à une certaine forme de cancer du sang dans lequel vous modifiez génétiquement les cellules T. . En gros, vous modifiez génétiquement le système immunitaire. Pouvez-vous expliquer ce que vous faites ?

MUKHERJEE : Nous sommes - encore une fois, des jours préliminaires pour ce travail - ce que nous essayons de faire, c'est d'essayer de recentrer le système immunitaire sur le cancer.

Un peu de fond ici aide. L'idée que votre propre système immunitaire pourrait combattre votre cancer a une longue histoire. Certains d'entre eux sont détaillés dans "Emperor Of All Maladies" et ont conduit à des thérapies étonnantes pour certains cancers, tels que la greffe de moelle osseuse pour les leucémies, bien que cela ne fonctionne pas pour de nombreux autres cancers.

Donc l'idée que d'une manière ou d'une autre, votre système immunitaire pourrait être recentré sur votre cancer est une vieille idée. Mais il a vraiment repris vie parce que nous avons maintenant une multitude de nouveaux médicaments qui nous permettent de réactiver potentiellement le système immunitaire et de le faire reconnaître et tuer à nouveau les cellules cancéreuses. L'idée est née de quelque chose de très intéressant, et elle a été travaillée dans les années 1990 et 2000 par tout un tas de chercheurs qui ont montré que lorsqu'un cancer survient chez un être humain, cela peut arriver - ce n'est pas vrai pour tous les êtres humains - mais il pourrait le faire en échappant d'une manière ou d'une autre à la réponse immunitaire - qu'il y avait quelque chose dans la réponse immunitaire qui explique comment, fondamentalement, les cellules cancéreuses s'étaient échappées.

Et cela a conduit à l'hypothèse que nous activions le système immunitaire et que nous pourrions ainsi le recentrer ou le faire en quelque sorte se réveiller et reconnaître à nouveau le cancer. Nous essayons des variantes de cela dans la leucémie et le SMD. D'autres personnes ont montré qu'il était très efficace, par exemple, dans le mélanome ou même dans les cancers du poumon. Ce sont les maladies pour lesquelles ils ont été particulièrement efficaces. Et nous essayons une partie de cela dans la leucémie.

GROSS : Alors vous le testez sur des souris maintenant ?

MUKHERJEE : Nous le testons sur des souris. Nous le testons dans des tubes à essai. Il y a toute une plate-forme que nous essayons de développer pour essayer de comprendre comment nous pourrions apporter cela à la clinique.

GROSS : Alors, qu'est-ce que vous interférez exactement génétiquement ?

MUKHERJEE : Nous interférons avec la façon dont les cellules T reconnaissent les cellules cancéreuses. Nous interférons avec la façon dont les cellules cancéreuses peuvent s'échapper des cellules T, le genre de capes et de gaines qu'elles mettent en place pour échapper au système immunitaire. Donc - et tout cela est finalement génétique. Ce sont des gènes qui sont activés, réprimés, qui changent de nature, qui permettent à ce genre de phénomène d'occultation de se produire.

Et puis on fait les deux. Nous activons tous les deux, réveillons le système immunitaire, le secouons en quelque sorte et nous modifions des choses dans les cellules cancéreuses qui lui permettent de se couvrir contre le système immunitaire et ainsi de s'échapper.

GROSS : Si vous venez de nous rejoindre, mon invité est le médecin et écrivain Siddhartha Mukherjee. Et il est l'auteur de "L'empereur de toutes les maladies", le livre le plus vendu sur l'histoire du cancer, la maladie et ses traitements qui a été adapté en une série télévisée publique. Il a un nouveau livre intitulé "The Gene: An Intimate History". Faisons une courte pause ici, puis nous parlerons un peu plus. C'est de l'AIR FRAIS.

(EXTRAIT DE LA CHANSON DES CHÈVRES DE MONTAGNE, "PAONS")

BRUT : C'est FRESH AIR, et si vous venez de nous rejoindre, mon invité est l'oncologue et écrivain Siddhartha Mukherjee. Il est l'auteur du nouveau livre "The Gene: An Intimate History". Il s'agit de génétique et de médecine. Il est également l'auteur de "L'empereur de toutes les maladies", qui était une histoire du cancer et des traitements contre le cancer.

Comment faites-vous de la génétique - je sais que vous ne pouvez pas m'expliquer ça. C'est probablement beaucoup trop compliqué. Mais comment faire des changements génétiques dans les cellules cancéreuses ?

MUKHERJEE : Vous savez, faire des changements génétiques dans les cellules était autrefois très compliqué. Auparavant, nous pouvions utiliser des virus et introduire certains gènes dans les cellules. Nous avions l'habitude de faire - être capable de faire des mutations en exposant des cellules, par exemple, aux rayons X. Mais si vous me demandiez il y a 10 ans, vous savez, pouvez-vous changer ce gène particulier dans une cellule ? Je dirais que je pourrais le faire, mais c'est assez difficile à faire.

Ce qui s'est passé ces cinq dernières années - et ça fait vraiment 5 ans, cette technologie - cette technologie nous a permis d'une manière étonnante d'entrer dans une cellule normale ou une cellule cancéreuse, voire potentiellement une cellule souche embryonnaire, et essentiellement de manière directionnelle ou intentionnelle faire une mutation dans un seul gène de manière intentionnelle.

J'ai donc comparé cette technologie à dire - vous savez, c'est comme dire que si vous imaginez le génome humain comme une vaste encyclopédie - en fait, si vous pouvez réellement imaginer le génome humain comme une vaste encyclopédie, il contiendrait 66 ensembles complets de l'"Encyclopaedia Britannica", mais en répétant encore et encore ACTGGTCCCGCC, ainsi de suite.

Totalement impénétrable pour vous et moi, mais bien sûr extrêmement explorable pour une cellule. Ce que cette technologie nous permet de faire, essentiellement, c'est d'aller dans ces 66 ensembles entiers de l'"Encyclopaedia Britannica" et de lui faire identifier un mot dans celui-ci et de changer ce mot et de laisser la plupart du reste de l'encyclopédie intact. Je dis la plupart du reste parce qu'il y a encore des effets collatéraux.

Vous vous trompez parfois de place. La technologie frappe au mauvais endroit. Mais ce qu'il vous permet de faire, c'est que vous pouvez effacer un mot et le remplacer par un mot légèrement différent. Et c'est à quel point la technologie est puissante.

Et donc, vous pouvez maintenant me demander, ce que vous ne pouviez pas me demander il y a cinq ans, est-il facile de faire un changement de direction ou intentionnel dans une cellule ? Et la réponse que je dirais - infiniment plus facile aujourd'hui, infiniment plus facile par rapport à ce qu'elle était il y a 5 ou 10 ans.

GROSS : Il y a beaucoup de problèmes éthiques liés à ce type de technologie. Quelles sont certaines de ces questions éthiques qui sont soulevées?

MUKHERJEE : Je veux dire, la plus grande question éthique est de savoir si nous devons falsifier le génome humain alors que nous n'en savons pas encore grand-chose ? Devrions-nous changer les gènes humains ? Et cela conduit à la question de, vous savez, qu'est-ce que la maladie ? Qu'est-ce qu'une maladie génétique ? Dans "Gene", je propose une formulation simple à laquelle nous pourrions peut-être réfléchir. Je dis, vous savez, ce à quoi nous pourrions penser - une question à laquelle vous pourriez penser est que nous allons changer du matériel génétique, sommes-nous sûrs que les avantages l'emportent sur les risques ?

Je veux dire, y a-t-il vraiment des souffrances extraordinaires associées à cette maladie ? Maintenant, le mot souffrance extraordinaire - l'expression souffrance extraordinaire - vous savez, la souffrance extraordinaire d'une personne peut ne pas être la souffrance extraordinaire d'une autre personne, mais au moins nous pouvons utiliser le mot extraordinaire pour dire que ce n'est pas une technologie fortuite. Nous ne devrions pas utiliser cela, évidemment, pour changer la forme des yeux ou la couleur des cheveux et ainsi de suite. C'est donc un.

La deuxième idée est que nous ne devrions utiliser que n'importe laquelle de ces technologies, n'importe quelle technologie génétique - et j'élargirai cette idée dans une seconde - n'importe quelle technologie génétique lorsque nous savons que le gène produit réellement cette maladie dans un délai relativement 1 manière. Je vous ai déjà donné quelques exemples. J'ai dit, vous savez, certaines maladies, vous savez que lorsque vous avez la mutation génétique, les chances que vous ayez cette maladie terrifiante sont élevées. Ceux-ci sont très pénétrants. Donc l'idée que, vous savez, nous ne devrions pas utiliser ces technologies pour faire quoi que ce soit dans des maladies où nous ne savons pas comment les gènes interagissent les uns avec les autres, quels sont les niveaux de complexité - nous devrions faire très attention à cette idée .

Et le troisième principe ou le troisième domaine est de s'assurer qu'il y a un choix impliqué dans cela - que rien de tout cela n'est fait par mandat. Ce n'est pas fait par - parce que nous voulons que les gens fassent ou se comportent de cette façon mais qu'il y a un phénomène de choix justifiable. Vous pouvez donc imaginer ce genre de triangle. Un côté du triangle a l'idée d'une souffrance extraordinaire. L'autre côté du triangle a l'idée de pénétrance complète ou presque complète. Et le troisième côté du triangle a l'idée de choix justifiable. Tant que, je pense, ceux - nous restons dans ce triangle, pour ainsi dire, au moins nous saurons que nous ne faisons pas qu'altérer le génome humain d'une manière totalement dangereuse.

Mais même cela, cela soulève vraiment une série de questions éthiques et morales.Dans quelle mesure devrions-nous changer le génome humain ? Devrions-nous le changer d'une manière qui peut nous conduire dans des domaines dont nous sommes totalement incertains ? Devrions-nous le faire un jour dans une cellule souche embryonnaire qui a la capacité de devenir un embryon à part entière ? Il y a des barricades abruptes aux États-Unis qui nous empêchent de faire une grande partie de ce genre de choses.

GROSS : Donc, une fois que les gènes ont été modifiés d'une manière ou d'une autre, l'un de ces changements peut-il être transmis à la génération suivante ?

MUKHERJEE : Encore une fois, une question très importante et compliquée. Dans des organismes simples tels que la levure et même les vers, certains vers simples, il existe des preuves que vous pouvez prendre ce genre de réactions environnementales et les transmettre à travers les générations. Les plantes semblent également capables de le faire.

La question chez l'homme est très compliquée. Il existe des preuves que lorsque vous avez une famine, la régulation des gènes se produit, les facteurs de transcription changent, les gènes sont activés et désactivés. Et puis ils recrutent d'autres marques dans le génome, qui peuvent potentiellement être transmises sur une génération, peut-être sur deux générations.

Mis à part cela chez l'homme, il y a très peu de preuves que les informations environnementales soient capables de se transmettre sur plusieurs générations. Il est juste très important d'être prudent avec cela parce que, bien sûr, l'idée que vous pouvez transmettre des informations sur plusieurs générations soulève la perspective de Lamarck, vous savez - les girafes deviennent plus grandes en étirant leur cou plus longtemps ou les animaux peuvent courir plus vite parce qu'ils se sont enfuis des animaux rapidement eux-mêmes. Et d'une manière ou d'une autre, ces informations sont transmises à leur progéniture et vous pouvez raccourcir l'évolution. C'est très rarement vrai et je dirais presque jamais vrai.

Les informations qui peuvent être transmises de l'environnement au génome sont très idiosyncratiques. On en sait très peu sur l'homme. Dans les organismes simples et dans les plantes, il y a des preuves, mais il y a un mot d'avertissement dans le livre. En fait, la section commence par cette idée. Il est dit ici d'une mise en garde que ces événements sont idiosyncratiques, ils sont rares, et ne devraient pas inviter à des fantasmes de renversement, vous savez, de l'évolution darwinienne pour l'évolution lamarckienne, ce qui est - n'est vraiment pas vrai.

GROSS : Il y a un exemple dans votre propre famille de maladie héréditaire. Et il y a aussi un exemple dans votre famille de jumeaux identiques. Et tout le monde sait que les jumeaux identiques soulèvent tant de questions sur ce qui est hérité et ce qui est fonction de l'expérience et de l'environnement dans lequel vous vivez. Alors, qu'apprenons-nous sur les jumeaux identiques et leur constitution génétique et comment les gènes les affectent et comment l'environnement les affecte malgré les gènes?

MUKHERJEE : C'est un domaine fascinant. Si un jumeau souffre de schizophrénie, le risque que l'autre jumeau devienne schizophrène est étonnamment élevé - quatre, cinq - certains disent un peu moins - mais 3 à 5 fois le risque de la population générale. Nous savons donc que si vous avez des génomes identiques, les chances que vous développiez certaines maladies sont élevées même si ces maladies, évidemment, peuvent avoir plusieurs gènes. Le fait est que si vous et votre jumeau avez exactement le même génome, donnez ou prenez des changements qui se produisent au fil du temps et in utero. Mais vous avez essentiellement le même substrat.

Et maintenant, de plus en plus, nous découvrons que cela est partagé entre plusieurs gènes. Encore une fois, la chose importante à réaliser est que pour la plupart des maladies - pas pour toutes les maladies - mais pour la plupart des maladies humaines chroniques, ce nombre est d'environ 20 pour cent, 30 pour cent - ce nombre de - les chances que vous et votre jumeau identique ayez le même maladie. Ce n'est pas à 100 pour cent, et donc, encore une fois, nous nous rendons compte que ce ne sont pas seulement les gènes.

C'est une combinaison de gènes, d'environnement, de déclencheurs et de chance. Tant que nous nous souvenons de cette formule, nous pouvons généralement être précis sur la génétique - les gènes plus les environnements plus les déclencheurs plus la forme. Cela nous permet d'être prudent dans la description du fait que les gènes comptent absolument. Ils sont importants dans les maladies comme la schizophrénie, ils sont importants dans les maladies comme le diabète, dans les maladies - évidemment la façon dont votre corps est façonné. Ils sont importants dans les maladies comme l'obésité. Et pourtant, ce ne sont pas que des gènes.

GROSS : Parfois, vous avez une prédisposition génétique à quelque chose, mais cela ne garantit pas que vous obtiendrez cette chose.

MUKHERJEE : Un exemple classique de cela, bien sûr, est le gène BRCA1. Toutes les femmes porteuses du gène BRCA1 n'auront pas le cancer du sein. Et pourtant, les chances qu'une femme avec un gène BRCA1 contracte un cancer du sein sont étonnamment plus élevées que la population générale si vous n'avez pas BRCA1.

BIANCULLI : L'auteur et oncologue Siddhartha Mukherjee a parlé à Terry Gross l'année dernière. Après une pause, nous poursuivrons leur conversation. Et le critique de cinéma David Edelstein passe en revue le documentaire primé "Last Men Of Aleppo" sur les volontaires d'urgence en Syrie et je passe en revue deux nouvelles séries télévisées, la nouvelle comédie amazonienne de la créatrice de "Transparent" Jill Soloway et la nouvelle adaptation Netflix du classique pour enfants roman "Anne aux pignons verts".

Je suis David Bianculli, et voici FRESH AIR.

(EXTRAIT SONORE DE "CHORA TUA TRISTEZA" DE DAVID FELDMAN")

BIANCULI : C'est de l'AIR FRAIS. Je suis David Bianculli pour Terry Gross, de retour avec plus d'interview de Terry de l'année dernière avec l'auteur Siddhartha Mukherjee. Son dernier livre, intitulé "Gene", est maintenant disponible en format de poche. Il a également écrit le livre lauréat du prix Pulitzer "L'empereur de toutes les maladies", une histoire du cancer et des traitements contre le cancer. Il est oncologue au Columbia University Medical Center et travaille au développement d'une thérapie destinée à traiter certains cancers en modifiant le système immunitaire du corps.

La génétique, dit-il, l'a aidé à comprendre sa propre famille. Il a deux oncles et un cousin qui étaient schizophrènes, et sa mère a une sœur jumelle identique.

(EXTRAIT DE LA DIFFUSION ARCHIVÉE)

GROSS : Les gènes enseignent en fait beaucoup aux scientifiques sur la nature du genre et de l'identité de genre et peut-être de l'orientation sexuelle. Alors permettez-moi de commencer par l'orientation sexuelle. Il a été question dans les années 90 de découvrir, par exemple, un gène gay. Qu'en pensent les scientifiques maintenant ? Existe-t-il une explication génétique à l'homosexualité ?

MUKHERJEE : Question extrêmement importante et une question extrêmement controversée, mais nous connaissons pas mal de données à ce sujet. Permettez-moi donc de présenter les données, puis nous aborderons cette idée dans une seconde. Si vous prenez des jumeaux identiques, des jumeaux mâles, les chances que ces jumeaux mâles partagent une orientation sexuelle sont beaucoup plus élevées que des frères et sœurs, par exemple.

Maintenant, qu'est-ce que cela nous dit? Cela nous dit qu'il peut y avoir des déterminants génétiques - parce que des jumeaux identiques ont exactement le même génome, il peut y avoir des déterminants génétiques qui déterminent l'orientation sexuelle. Ce nombre qui - le - combien ils partagent n'est pas 100 pour cent. Donc, en d'autres termes, si un jumeau est gay, l'autre jumeau ne sera pas nécessairement gay. Ce n'est pas exactement la même chose à 100%.

Nous savons donc que soit les gènes, soit les expositions intra-utérines ou d'autres facteurs, les environnements, ont un effet puissant sur cette société. La culture a des effets puissants sur cela, mais nous savons aussi qu'il doit y avoir au moins quelques gènes impliqués. Et si vous regardez attentivement les schémas, il est clair qu'aucun gène n'est impliqué. Il n'y a pas un seul gène gay, probablement plusieurs gènes sont impliqués. En fait, je n'aime même pas ce terme de gène gay. Je pense que c'est très trompeur comme idée.

C'est un gène qui influence une préférence sexuelle et, bien sûr, la plupart de ces travaux ont été effectués chez des hommes. Il y a très, très peu de preuves chez les femmes. Nous savons donc qu'il y a des déterminants génétiques - au pluriel - qui sont impliqués. Mais lorsque les gens sont allés chercher ces déterminants génétiques, la chasse n'a pas été aussi claire. Donc, le résumé est essentiellement que jusqu'à présent, nous n'avons pas trouvé - comme je l'ai dit, je n'aime pas le mot ou la phrase - nous n'avons pas trouvé de gène gay. Et il est peu probable que nous en trouvions un.

Il y aura probablement - comme de nombreux phénomènes de l'identité humaine - de multiples déterminants génétiques interagissant avec les environnements. Mais il est très important d'être clair sur ces idées car sinon nous tombons dans un langage tout à fait incorrect et faux. Et puis vous ne faites qu'encourager une controverse absurde.

GROSS : Mais en disant qu'il existe probablement une sorte de prédisposition génétique à être hétéro ou homosexuel, cela apporte une contribution significative aux discussions sur les problèmes liés aux homosexuels et à l'égalité du mariage et des choses comme ça.

MUKHERJEE: Vous savez, à certains égards - et j'aime penser à "Gene" de cette façon - "Gene" est un plaidoyer massif pour l'égalité et l'équanimité. La variation humaine abonde. Nous avons une énorme quantité de variation, et nous ne connaissons pas encore les conséquences de cette variation. Mais nous avons aussi énormément de similitudes. Nous sommes une jeune espèce. Nous ne sommes pas là depuis très longtemps. Donc en fait, il y a de profondes similitudes et quelques dissemblances, et le gène est un plaidoyer pour une sorte de conception radicale de l'égalité humaine.

GROSS : Parlons donc de l'identité de genre. Qu'est-ce que les généticiens apprennent sur les personnes qui présentent une divergence entre leur anatomie de genre et leur identité de genre ?

MUKHERJEE : Donc, pour la plus grande partie, l'anatomie du genre, que vous soyez un homme ou une femme en termes d'anatomie sexuelle, est vraiment déterminée par un gène régulateur maître. C'est un facteur de transcription, comme vous pouvez l'imaginer, l'un de ces gènes maîtres. Et sans surprise, il se trouve dans le chromosome Y. Si vous avez le chromosome Y et que vous héritez donc du gène, alors vous naîtrez un homme. Vous aurez, pour la plupart, pour la plupart des gens, l'anatomie de genre d'un homme. Si vous n'avez pas le gène, vous naîtrez une femme et aurez l'anatomie de genre, pour la plupart, d'une femme.

Maintenant - mais de temps en temps, ce modèle est modifié. De temps en temps, il y a des gens, des êtres humains rares, où vous héritez du chromosome Y, mais vous ne le faites pas - vous avez une mutation dans ce gène SRY. Donc essentiellement, pour le - vous êtes né avec le chromosome Y. Mais essentiellement, votre anatomie, et pour la plupart votre identité, est féminine. Cela nous apprend quelque chose de très important.

Cela signifie qu'en ce qui concerne l'anatomie de genre, en ce qui concerne même l'identité de genre, il y a un régulateur principal. Il nous dit donc qu'il s'agit d'un seul régulateur maître, et nous savons ce qu'est ce régulateur maître. Ce que cela nous dit aussi, et c'est là que les choses deviennent les plus intéressantes, c'est que ce régulateur maître, nous le savons maintenant, commence à recruter des choses en aval. Ce n'est pas - il n'agit pas tout seul.

C'est un peu comme le commandant de l'armée. Mais le commandant de l'armée doit encore avoir recruté son déploiement de toutes les autres troupes, toutes les autres - vous savez, la hiérarchie, pour ainsi dire. Et il y a des variations infinies le long de cette hiérarchie. Ainsi, vous pourriez toujours avoir, pour ainsi dire, le régulateur principal, une anatomie de genre masculine dominante et une organisation hiérarchique différente qui en découlerait, ce qui conduirait à de légères variations différentes ou à des variations radicalement différentes de l'identité de genre. En d'autres termes, vous aurez une anatomie masculine, mais vous n'aurez peut-être pas tous les mêmes aspects - ou les gens auront des aspects différents de l'identité masculine.

Donc, le point ici est que les gènes peuvent s'asseoir à des sommets ou à des pentacles de cascades ou de hiérarchies et commander les choses de manière intermittente - femelle, mâle. Mais la façon dont ces gènes - cette information génétique s'infiltre dans l'individu, la façon dont cette hiérarchie s'infiltre dans un individu peut être très différente d'une personne à l'autre et donc créer le genre d'ondulations ou de variations infinies dans l'identité humaine que nous vivons. dans la vie humaine.

GROSS : Si vous venez de nous rejoindre, mon invité est l'oncologue et écrivain Siddhartha Mukherjee. Son nouveau livre s'intitule "The Gene". Il est également l'auteur de "L'empereur de toutes les maladies", qui était une histoire à succès du cancer et des traitements contre le cancer. Nous devons faire une courte pause ici, mais nous reviendrons tout de suite. C'est de l'AIR FRAIS.

(EXTRAIT DE "AXIS" DE JOAN JEANRENAUD)

BRUT : C'est de l'AIR FRAIS. Et si vous venez de nous rejoindre, mon invité est l'oncologue et écrivain Siddhartha Mukherjee. Son nouveau livre s'intitule "The Gene". C'est une histoire de la génétique et comment ce que nous apprenons sur la génétique peut être appliqué au traitement des maladies. Et il est également l'auteur de "L'empereur de toutes les maladies", qui était une histoire du cancer et des traitements contre le cancer.

J'aimerais donc penser que la génétique ne veut pas dire que la biologie est le destin. En d'autres termes, j'aimerais penser que ce n'est pas parce que vous êtes né avec des organes sexuels féminins que vous êtes génétiquement confiné à être, vous savez, moins fort ou moins capable que les hommes, ce qui était ce qui, historiquement, a été projeté sur les femmes.

En même temps, j'aimerais penser que la génétique peut nous aider à comprendre les personnes qui s'identifient comme trans, qui sont nées avec, disons, des organes sexuels féminins mais s'identifient comme des hommes ou vice versa - nées avec des organes sexuels masculins mais s'identifient comme femelle. Est-ce trop demander ? Pensez-vous que la génétique puisse faire les deux, dire que la biologie n'est pas le destin en ce qui concerne le genre, mais aussi nous aider à comprendre pourquoi certaines personnes s'identifient comme trans ?

MUKHERJEE : Absolument. La pièce maîtresse de ce livre est que la biologie n'est pas le destin. Mais certains aspects de la biologie et certains aspects du destin sont très fortement commandés par les gènes. Et nous avons parlé d'un de ces aspects, au moins. L'anatomie du genre est fortement déterminée par les gènes. Mais vous pourriez - il n'y a aucune raison que cela ne soit pas conciliable avec l'idée qu'il existe mille variations qui pourraient influencer un autre aspect de votre destin et de votre biologie. Et cela pourrait être la nature de votre identité.

Ainsi, le fait que ces deux-là soient présentés comme une sorte d'opposition mutuelle, la biologie n'est pas le destin et la biologie est le destin, nous rappelle pourquoi nous devons comprendre les détails. La vérité est dans les détails. Nous devons comprendre les gènes - ce qu'ils sont, comment ils agissent, ce qu'ils font - afin de pouvoir affirmer que, vous savez, la biologie n'est pas le destin. Et la biologie fait partie du destin. Celles-ci ne s'opposent pas. Cela dépend de quoi vous parlez. Cela dépend de la question que vous posez et de la réponse que vous cherchez.

Si vous ne savez pas comment poser ces questions et si vous ne savez pas utiliser le langage de la génétique ou des gènes, vous serez induit en erreur. Et une fois que vous êtes induit en erreur, vous entrez maintenant dans un discours public extrêmement conflictuel d'une manière incorrecte.

GROSS : C'est une réponse très utile. Merci beaucoup pour ça. Je veux vous poser des questions sur vos propres gènes. Avez-vous décidé de vous soumettre ou non à un test génétique ? Et je dois mentionner ici qu'il y a des antécédents de schizophrénie dans votre famille. Vous aviez deux oncles et un cousin atteints de schizophrénie. Vous savez, ce que les scientifiques apprennent sur la schizophrénie, c'est qu'il y a une composante génétique, une prédisposition génétique. Alors, voulez-vous vous faire tester pour cette maladie ou pour d'autres ?

MUKHERJEE : J'ai choisi de ne pas être testé. Et je vais probablement choisir de ne pas être testé pendant longtemps, jusqu'à ce que je commence à récupérer des informations de tests génétiques qui sont très déterministes. Encore une fois, souvenez-vous de cette idée de pénétrance dont nous avons parlé. Certaines variations génétiques sont très fortement prédictives de certaines formes de maladie ou de certaines formes de traits anatomiques, etc.

Je pense qu'en ce moment, pour des maladies comme la schizophrénie, nous sommes loin de cet endroit. Tout ce que nous savons, c'est qu'il existe de multiples gènes dans la schizophrénie familiale, le genre que possède notre famille. Essentiellement, nous ne savons pas comment cartographier, pour ainsi dire. Il n'y a pas de correspondance univoque entre un génome et les chances de développer la schizophrénie.

Et jusqu'à ce que nous puissions créer cette carte - et si nous pouvons créer cette carte un jour est une question - mais jusqu'à ce que je - nous puissions créer cette carte, je ne serai certainement pas testé parce que - cette idée - je veux dire, c'est, encore une fois, le centre du livre. Cela vous confine. Cela devient prédictif. Vous devenez - c'est un mot effrayant que j'utilise dans le livre - vous devenez un prévivant (ph). Un prévivant est quelqu'un qui a survécu à une maladie qu'il n'a même pas encore eue. Vous vivez dans l'ombre d'une maladie que vous n'avez pas encore eue. C'est une idée très orwellienne. Et je pense que nous devrions y résister autant que possible.

GROSS : Est-ce que vous vous sentiriez comme ça si vous étiez une femme et qu'il y avait des antécédents de cancer du sein dans votre famille ?

MUKHERJEE : Question très difficile. Si j'étais une femme et que j'avais des antécédents de cancer du sein dans ma famille et si les antécédents étaient assez frappants - et, vous savez, voici un - c'est un endroit où un conseiller en génétique aide. Si l'histoire était assez frappante, je séquencerais probablement au moins les gènes qui ont été impliqués dans le cancer du sein, sans aucun doute.

MUKHERJEE : Je le recommande à mes patients.

BRUT : D'accord. Merci pour ça. Siddhartha Mukherjee, ce fut un plaisir de parler avec vous. Merci beaucoup.

MUKHERJEE : Merci. Ce fut un plaisir d'être dans l'émission.

BIANCULLI : L'auteur et oncologue Siddhartha Mukherjee a parlé à Terry Gross l'année dernière. Son dernier livre, intitulé "Gene", est maintenant disponible en format de poche.

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Méthanogènes depuis le début

Qu'est-ce qu'un méthanogène ?

Les archées productrices de méthane, ou méthanogènes, se caractérisent par leur capacité à conserver l'énergie pour la synthèse d'ATP (adénosine triphosphate) en produisant du méthane. La première indication que le gaz méthane pourrait être produit biologiquement est attribuée à Alesandro Volta en 1776, qui a découvert le gaz des marais d'eau douce inflammable et a émis l'hypothèse qu'il était dérivé de la matière organique en décomposition [1]. Ce n'est cependant qu'en 1933 que les méthanogènes ont été cultivés pour la première fois [2]. Les méthanogènes peuvent être trouvés dans les habitats anaérobies, et en particulier dans les environnements à faible teneur en sulfates tels que les sédiments des étangs d'eau douce. D'autres exemples d'environnements pouvant abriter des méthanogènes sont les voies digestives des animaux (par exemple, les ruminants et les humains), les insectes, les sédiments marins et les environnements souterrains terrestres.Les méthanogènes peuvent être isolés à travers une large gamme de gradients thermochimiques, d'acidophile à alcaliphile (pH 3,0-10,2), de (hyper)thermophile à psychrophile (de -2°C à 122°C), et de l'estuaire d'eau douce à halophile environnements. Alors que les méthanogènes ont été associés à des maladies polymicrobiennes, telles que la dysbiose intestinale et l'inflammation parodontale, il n'y a aucun rapport sur les méthanogènes directement impliqués dans la pathogenèse en utilisant des facteurs de virulence ou des toxines [3].

À ce jour, les méthanogènes sont des archées anaérobies strictes et sont des producteurs obligatoires de méthane. Les méthanogènes peuvent se développer en réduisant les composés à un carbone (C1) [CO2 (dioxyde de carbone), CO (monoxyde de carbone), méthanol, méthylamines et sulfures de méthyle], acétate ou charbon en méthane par l'une des nombreuses voies de méthanogenèse (Figure 1) [4-6]. Quel que soit le substrat utilisé, une molécule de méthyl-coenzyme M est finalement réduite en méthane par l'enzyme méthyl-coenzyme M réductase, Mcr [7]. Les méthanogènes se distinguent des bactéries et des archées qui peuvent produire du méthane en tant que sous-produit du métabolisme par leur besoin obligatoire de synthétiser du méthane pour conserver l'énergie en utilisant le cycle de Wolfe [8]. Par cette distinction, tous les méthanogènes connus, à ce jour, appartiennent au domaine euryarchéen.

Le cycle de Wolfe.

Les flèches représentent la direction des réactions biochimiques. Noir, étapes de réaction et directions communes aux cinq voies de méthanogenèse à partir de composés C1 ou d'acétate. (une) Voies de méthanogenèse hydrogénotrophe (rouge) et carboxydotrophe (bleu). L'acide formique et les alcools primaires ou secondaires sont oxydés en CO2 et donc les méthanogènes qui se développent sur ces substrats utilisent la voie hydrogénotrophe. (b) Voie de respiration méthyle (orange) et voie méthylotrophique (vert). (c) Voie acétoclastique (fuchsia). Violet, les réactions ne se trouvent que dans Méthanosarcina espèce grise, réactions proposées. Étapes de réaction de bifurcation/confurcation électroniques ombrées CoB-SH, coenzyme B thiol CoM-SH, coenzyme M thiol CoM-S-S-CoB, coenzyme M-coenzyme B hétérodisulfure Fd, ferredoxine Fdrouge, férédoxine H réduite4MPT, tétrahydrométhanoptérine MFR, méthanofurane MPh, méthanophénazine MPhH2, méthanophénazine réduite. Voir le tableau 2 pour les réactions et les noms des enzymes.

Les flèches représentent la direction des réactions biochimiques. Noir, étapes de réaction et directions communes aux cinq voies de méthanogenèse à partir de composés C1 ou d'acétate. (une) Voies de méthanogenèse hydrogénotrophe (rouge) et carboxydotrophe (bleu). L'acide formique et les alcools primaires ou secondaires sont oxydés en CO2 et donc les méthanogènes qui se développent sur ces substrats utilisent la voie hydrogénotrophe. (b) Voie de respiration méthyle (orange) et voie méthylotrophe (vert). (c) Voie acétoclastique (fuchsia). Violet, les réactions ne se trouvent que dans Méthanosarcina espèce grise, réactions proposées. Étapes de réaction de bifurcation/confurcation électroniques ombrées CoB-SH, coenzyme B thiol CoM-SH, coenzyme M thiol CoM-S-S-CoB, coenzyme M-coenzyme B hétérodisulfure Fd, ferredoxine Fdrouge, férédoxine H réduite4MPT, tétrahydrométhanoptérine MFR, méthanofurane MPh, méthanophénazine MPhH2, méthanophénazine réduite. Voir le tableau 2 pour les réactions et les noms des enzymes.

Il a été démontré que d'autres organismes produisent de petites quantités de méthane. Certaines espèces de bactéries pélagiques libèrent du méthane en utilisant des lyases C-P pour libérer P des lipides d'algues qui peuvent comprendre des groupes de tête méthylphosphonate [9,10]. La réduction de la liaison méthylphosphonate C-P libère du méthane, mais ce processus est utilisé pour obtenir du P et ne contribue pas directement à la conservation de l'énergie. Le P est supposé être utilisé pour la synthèse de la biomasse, mais les flux métaboliques ne sont pas assez élevés pour soutenir la conservation de l'énergie.

Les archées méthanogènes libèrent de grandes quantités de méthane dans l'atmosphère et jouent un rôle important dans le contrôle du climat mondial. Le méthane, qu'il soit produit de manière abiotique, anthropique (par l'exploitation minière ou l'agriculture) ou biologique, a un impact sur les gaz à effet de serre 28 fois plus élevé que le CO2 à vie2 [11]. Le méthane produit par les méthanogènes est principalement oxydé en CO2 par des archées ou bactéries méthanotrophes anaérobies, ou par des bactéries méthanotrophes aérobies. On estime que <1% du méthane biologique du sous-sol est rejeté dans l'atmosphère [12]. Globalement, on estime que jusqu'à 2% du carbone dans le cycle global du carbone (ou 450 Tg par an) est minéralisé par les méthanogènes par an [13]. Il a été proposé que l'augmentation des températures mondiales puisse entraîner une augmentation de l'activité méthanogène souterraine dans la fonte de la toundra et des zones humides subarctiques, accélérant ainsi les émissions de méthane atmosphérique, ce qui pourrait encore augmenter le réchauffement climatique [14]. L'effet de l'augmentation de la méthanogenèse sur le climat mondial peut avoir été préfiguré par la théorie selon laquelle les méthanogènes pourraient avoir contribué à la plus grande extinction de l'histoire de la Terre [15]. D'après la phylogénie moléculaire, les dépôts de nickel, les rapports isotopiques C et les archives fossiles, il a été proposé que les méthanogènes aient acquis la capacité d'utiliser l'acétate comme substrat à partir de substances anaérobies. Clostridia [16,17]. L'expansion qui a suivi dans une nouvelle niche écologique et la forte augmentation du méthane à effet de serre semblent avoir provoqué le réchauffement de la planète et des changements climatiques qui ont conduit à l'extinction de 99% de toute la vie des vertébrés sur Terre, sélectionnant finalement pour le rayonnement des mammifères. Ainsi, il existe des preuves convaincantes que la méthanogenèse non contrôlée peut modifier le climat mondial. Heureusement, depuis l'extinction du Permien, les microbes ont évolué pour atténuer la plupart des effets climatiques du métabolisme du méthanogène en développant des moyens efficaces pour convertir rapidement le méthane en CO moins nocif.2. Aujourd'hui, on pense que l'oxydation aérobie et anaérobie du méthane par les microbes du sous-sol réduit les émissions atmosphériques naturelles de méthane [12,13].

Bien que les émissions atmosphériques de méthane puissent être indésirables, l'exploitation des méthanogènes est utile pour produire du méthane à partir de matières premières renouvelables en carbone. La digestion anaérobie des déchets pour produire du biogaz est un procédé très efficace. Le biogaz comprend 30 à 90 % de méthane et peut être brûlé pour produire de l'électricité ou raffiné et comprimé pour alimenter le transport [18,19]. Les méthanogènes sont utilisés depuis des décennies pour réduire la demande biologique en oxygène des eaux usées (agricoles ou municipales) tout en produisant simultanément du méthane renouvelable (sous forme de biogaz) qui peut être capté à partir de digesteurs anaérobies et utilisé comme carburant. La mise en œuvre de technologies de digestion anaérobie et de récupération de biogaz a le potentiel de produire 7,9 millions de tonnes métriques de méthane ou 4 940 millions de kWh par an aux États-Unis, bien que moins de 10 % des installations de traitement des eaux usées américaines aient mis en œuvre leur utilisation [20–22]. En Europe, qui a pour objectif de produire 20% d'énergie à partir de sources renouvelables d'ici 2020, les infrastructures d'énergies renouvelables sont plus avancées et l'Union européenne est en passe d'obtenir >25% d'énergie sous forme de biogaz à partir de la digestion anaérobie [23].

Malgré la reconnaissance que le méthane, un combustible précieux, peut être produit par des organismes biologiques, la culture et la caractérisation des méthanogènes se sont déroulées à un rythme lent mais régulier. Le rythme des découvertes peut être compris dans le contexte de plusieurs obstacles technologiques et historiques qui, une fois surmontés, ont produit des avancées significatives en biologie. Premièrement, les méthanogènes sont des anaérobies stricts qui nécessitent non seulement l'élimination de l'oxygène du milieu de culture mais aussi un environnement réducteur avec un potentiel redox inférieur à 50 mV [24]. Ainsi, l'isolement et la caractérisation fiables des méthanogènes ont nécessité des avancées significatives dans la culture microbienne, y compris les techniques de manipulation de liquides anaérobies (Hungate) et la verrerie spécialisée et l'équipement de culture (tubes Hungate et Balch) [25,26]. Ces techniques de culture anaérobie ont contribué à l'étude de nombreux microbes divers qui ne pourraient pas être cultivés autrement. Deuxièmement, avant qu'il ne soit compris que de nombreux méthanogènes sont des lithoautotrophes qui utilisent des composés C1 ou de l'acétate pour se développer, l'ajout de sources de carbone hétérotrophes a enrichi les communautés bactériennes/méthanogènes syntrophiques qu'il était impossible de cultiver séparément [27]. Les premiers enrichissements méthanogènes étaient considérés comme « contaminés » et perdus ou rejetés avant qu'il n'y ait une appréciation du métabolisme couplé ou une compréhension de la syntrophie. La syntrophie est un cas particulier de métabolisme mutualiste entre deux (ou plusieurs) organismes [28]. Au sens le plus strict, un syntroph est un organisme qui ne peut pas conserver l'énergie par lui-même, mais nécessite un deuxième organisme tel qu'un méthanogène pour maintenir les concentrations de l'environnement du substrat telles que l'équilibre thermodynamique permet de conserver suffisamment d'énergie pour produire un ion transmembranaire. gradient pour la synthèse d'ATP. On pense que les méthanogènes améliorent le métabolisme des bactéries en fermentation ou des partenaires syntrophiques en consommant des sous-produits de fermentation d'hydrogène ou d'acétate qui, si les concentrations sont trop élevées, finissent par inhiber la croissance. Pour faciliter le métabolisme couplé, il a été observé que les méthanogènes et les bactéries forment des structures granulaires en couches et des tapis formés de pili interconnectés [29,30]. L'étude des méthanogènes et des relations métaboliques qu'ils forment avec d'autres microbes a permis des avancées significatives dans la compréhension de la bioénergétique et du métabolisme cellulaires, telles que la découverte de la syntrophie, et a le potentiel de conduire à de futures informations sur les relations métaboliques bactériennes/archéennes et la communication interespèces.

La biochimie « extraterrestre » et l'arbre de vie

Les méthanogènes présentent un métabolisme inhabituel qui continue de remettre en question ce que nous savons des gènes, des informations biologiques et de la chimie que les cellules peuvent exploiter pour conserver l'énergie. La biochimie unique des méthanogènes a fourni des preuves essentielles que l'homologie des gènes ribosomiques peut être utilisée comme une horloge moléculaire pour comprendre l'évolution et l'hérédité des organismes vivants. Pour tester sa théorie selon laquelle les séquences d'ARNr ribosomal 16S pourraient être utilisées pour construire un arbre de vie [31], Carl Woese avait besoin de microbes aberrants qui avaient des séquences d'ARNr 16S très différentes qui étaient également biochimiquement différentes des autres microbes connus. Ralph Wolfe, un collègue de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, a proposé ses cultures méthanogènes pour tester cette hypothèse [32]. Non seulement les méthanogènes ont des séquences d'ARNr 16S très différentes, soutenant l'idée de Woese [33], mais les méthanogènes (appelés à l'époque archaebactéries ou méthanobactéries) se sont avérés posséder une gamme étonnante de nouvelles caractéristiques biologiques, y compris les lipides membranaires isoprénoïdes [34-37 ], les parois cellulaires de la protéine de la couche S, ou la pseudomuréine au lieu du peptidoglycane [38-40], une grande proportion de gènes qui n'avaient que peu ou pas d'homologie avec d'autres séquences de gènes bactériens, des virus distincts [41-43], un nouvel acide aminé génétiquement codé la pyrrolysine acide [44–47] et plusieurs cofacteurs biochimiques uniques [48].

Les méthanogènes ont contribué à soutenir la théorie de Carl Woese selon laquelle les organismes vivants peuvent être classés en trois domaines dans l'arbre de vie : les bactéries, les archées et les eukaryas. Les hypothèses actuelles basées sur la métagénomique de génomes non cultivés assemblés à partir d'environnements marins souterrains ont un ARNr 16S et d'autres signatures de gènes eucaryotes (telles que l'actine, les Ras GTPases et le trafic vésiculaire ESCRT) qui suggèrent que le candidat Lokiarchaeon semble être un méthanogène eucaryal hydrogénotrophe [49]. Bien que la preuve d'un méthyl-S-CoM réductase mcr le gène n'a pas été détecté dans le métagénome incomplet, les gènes d'autres enzymes de méthanogenèse, H4La fixation du carbone dépendante du MPT et les enzymes du cycle de l'acide tricarboxylique (TCA) étaient les plus étroitement liées aux gènes du méthanogène (cdh, mtxC corrinoïde méthyltransférase, fwdA, et fmdBCDEF les formyl-méthanofurane déshydrogénases, ftr, mch, mtd, mtrH, mvhADG, hdrABCD, frhB, hype enzymes de maturation de l'hydrogénase, ATP synthase, fructose-bisphosphate aldolase, phosphoglycérate kinase, hydroxypyruvate réductase, succC ATP-citrate synthase , acnA aconitate hydratase, acnA/leuB 3-isopropylmalate déshydratase, et sdhAB fumarate réductase), ou sont étroitement liés aux gènes euryarchaeal (mer) [49]. Cette découverte suggère que le dernier ancêtre commun eucaryote, LECA, pourrait avoir évolué à partir d'un organisme qui avait un métabolisme très semblable au méthanogène à bien des égards, mais qui avait perdu la capacité de synthétiser le méthane. Dans une histoire qui se déroule lentement, des organismes non cultivés appartenant au superphylum d'Asgard peuvent jouer un rôle déterminant dans l'unification des domaines archéen et eucaryal [50,51].

Actuellement, il existe sept ordres de méthanogènes reconnus sur la base de mcrA et la phylogénie des gènes ribosomiques (tableau 1) [52,53]. Cinq des guildes méthanogènes (Methanopyrales, Methanococcales, Methanobacteriales, Methanomicrobiales et Methanocellales) ne contiennent jusqu'à présent que des méthanogènes hydrogénotrophes, tandis que la guilde Methanomasiliiicoccales est jusqu'à présent définie comme ayant des méthanogènes méthylotrophes respirateurs obligatoires. Les Methanosarcinales ont les membres les plus divers, avec de nombreux membres capables de plus d'une voie de méthanogenèse, ainsi que des membres hydrogénotrophes obligatoires ou acétoclastes obligatoires. On considère que trois ordres d'Euryarchea étroitement liés (Halobacteriales, Archaeoglobales et Thermoplasmatales) ont évolué à partir d'ancêtres méthanogènes, mais ont perdu la capacité de croître par méthanogenèse. Les archées halophiles sont des hétérotrophes aérobies qui ont évolué à partir de méthanogènes mais ont appris à utiliser l'oxygène comme accepteur d'électrons terminal. Les méthanogènes hydrogénotrophes sont probablement surreprésentés dans les collections de cultures, car les hétérotrophes anaérobies ont tendance à croître plus rapidement et peuvent rivaliser avec les méthanogènes. En effet, les milieux de culture qui contiennent des substrats carbonés hétérotrophes complexes risquent d'enrichir les hétérotrophes au détriment des méthanogènes. Cela renforce la perception que les méthanogènes se développent à un rythme si lent qu'il est impossible de les expérimenter. Cependant, il existe plusieurs méthanogènes connus pour leur croissance rapide, avec des temps de génération de l'ordre de quelques minutes (Methanocaldococcus jannaschii, 25 min) à quelques heures (Methanosarcina barkeri, 6 h), ce qui n'est pas trop long pour une étude en laboratoire [12,54]. Certains méthanogènes ont également été isolés qui présentent des besoins nutritionnels, tels que l'augmentation de Ni 2+ (pour la synthèse de Ni tétrapyrrole F430 cofacteur), ou ajout de coenzyme M ou de liquide ruminal [55-58]. Par conséquent, alors que l'enrichissement de nouveaux méthanogènes peut nécessiter un long effort minutieux, une fois qu'ils sont isolés dans des cultures axéniques, les taux de croissance peuvent souvent être accélérés en optimisant le milieu de culture et les conditions de croissance. L'exploration de différents milieux de culture et conditions de culture peut encore produire de nouvelles guildes méthanogènes ainsi qu'étendre les capacités métaboliques des guildes existantes.

Commander . Organisme représentatif. Voies de la méthanogenèse. Commentaires .
Méthanopyrales Methanopyrus kandleriHydrogénotrophe Branchement le plus profond
Méthanococcales Methanococcus maripaludisHydrogénotrophe Systèmes génétiques
Méthanobactéries Methanobacterium thermoautotrophicumHydrogénotrophe
Méthanosarcinales Methanosarcina mazeiHydrogénotrophe, méthylotrophe, carboxydotrophe, acétoclaste Le plus grand génome archéen, systèmes génétiques, étroitement lié aux méthanotrophes ANME-2
Méthanomicrobiens Methanospirillum hungateiHydrogénotrophe
Méthanocelle Methanocella paludicolaHydrogénotrophe
Méthanomassiliicoccales Methanomassiliicoccus luminyensisMéthylotrophe Étaient des méthanotrophes ANME-1
Halobactériens Halobacterium salinarumAucun, hétérotrophes halophiles aérobies Systèmes génétiques
Thermoplasmatales Volcanium thermoplasmiqueAucun, hétérotrophes thermophiles
Archéoglobales Archaeoglobus fulgidusAucun, sulfato-réducteurs anaérobies
Commander . Organisme représentatif. Voies de la méthanogenèse. Commentaires .
Méthanopyrales Methanopyrus kandleriHydrogénotrophe Branchement le plus profond
Méthanococcales Methanococcus maripaludisHydrogénotrophe Systèmes génétiques
Méthanobactéries Methanobacterium thermoautotrophicumHydrogénotrophe
Méthanosarcinales Methanosarcina mazeiHydrogénotrophe, méthylotrophe, carboxydotrophe, acétoclaste Le plus grand génome archéen, systèmes génétiques, étroitement lié aux méthanotrophes ANME-2
Méthanomicrobiens Methanospirillum hungateiHydrogénotrophe
Méthanocelle Methanocella paludicolaHydrogénotrophe
Méthanomassiliicoccales Methanomassiliicoccus luminyensisMéthylotrophe Étaient des méthanotrophes ANME-1
Halobactériens Halobacterium salinarumAucun, hétérotrophes halophiles aérobies Systèmes génétiques
Thermoplasmatales Volcanium thermoplasmiqueAucun, hétérotrophes thermophiles
Archéoglobales Archaeoglobus fulgidusAucun, sulfato-réducteurs anaérobies
Wolfe Cycle étape 2 . Réaction 2 . ??g°′ (kJ mol -1 ) 2 . Enzyme. Conversion d'énergie ? 3 .
une CO2 + MFR + 2H + → Formyl-MFR 16 Formyl-méthanofurane déshydrogénase, Fmd Non, mais physiquement associé à la bifurcation d'électrons Mvh et Hdr dans Méthanocoque
b Formyl-MFR + H4MPT → Formyl-H4MPT + MFR −4.4 Formyl-méthanofurane:H4MPT formyl transférase, Ftr Non
c Formyl-H4MPT + H + → Méthényl-H4MPT + + H2O −4.6 Méthényl-H4MPT cyclohydrolase, Mch Non
Méthényl-H4MPT + F420H2 → Méthylène-H4MPT + F420 + H + 5.5 F420-dépendant du Méthylène-H4MPT déshydrogénase, Mtd Non
Méthényl-H4MPT + H2 → Méthylène-H4MPT + H + −5.5 H2-formant du méthylène-H4MPT déshydrogénase, Hmd Non
e Méthylène-H4MPT + F420H2 → CH3-H4MPT + F420−6.2 Méthylène-H dépendant du F4204MPT réductase, Mer Non, mais physiquement associé à Hdr et Acs/Cdh dans Méthanosarcina
F CH3-H4MPT + CoM-SH → CH3-S-CoM + H4MPT −30 Méthyl-H4MPT : coenzyme M méthyltransférase, Mtr Oui, Na + pompage
g CH3-S-CoM + CoB-SH → CoM-S-S-CoB + CH4−45 Méthyl-coenzyme M réductase, Mcr Non
h CoM-S-S-CoB + H2 → CoM-SH + CoB-SH −40 Hydrogénase bifurquant des électrons:complexe hétérodisulfure réductase, Mvh:HdrABC Oui
h CoM-S-S-CoB + 2H + → CoM-SH + CoB-SH −40 (Electron-bifurcating) ferredoxine:F420:hétérodisulfure réductase, HdrABC Oui/Non dans M. acetivorans
je H2 + F420 → F420H2 + H + −11 F420-hydrogénase réductrice, Frh Oui, le cycle de l'hydrogène en Méthanosarcina
j H2 + Fdbœuf → H + + Fdrouge22.4 (−2.7) 4 Pompage de la ferrédoxine hydrogénase de pompage de sodium à conversion d'énergie Oui
k H2 + Fdbœuf → H + + Fdrouge22.4 (−2.7) 4 Ferrédoxine hydrogénase réductrice, Eha/Ech Oui
je CoM-S-S-CoB + MphH2 → CoM-SH + CoB-SH + MPh −4.2 Méthanophénazine à translocation de protons : hétérodisulfure réductase, HdrED Oui
m Na + (entrée) + H + (sortie) → Na + (sortie) + H + (entrée) 0 Antiporteur sodium-proton, MrpA Non
m F420H2 + Mph → F420 + mi/h2−37.6 F420 méthanophénazine réductase de pompage de protons, Fpo Oui
ADP + Pje → ATP + H2O 30.3 ATP synthase Non
Wolfe Cycle étape 2 . Réaction 2 . ??g°′ (kJ mol -1 ) 2 . Enzyme. Conversion d'énergie ? 3 .
une CO2 + MFR + 2H + → Formyl-MFR 16 Formyl-méthanofurane déshydrogénase, Fmd Non, mais physiquement associé à la bifurcation d'électrons Mvh et Hdr dans Méthanocoque
b Formyl-MFR + H4MPT → Formyl-H4MPT + MFR −4.4 Formyl-méthanofurane:H4MPT formyl transférase, Ftr Non
c Formyl-H4MPT + H + → Méthényl-H4MPT + + H2O −4.6 Méthényl-H4MPT cyclohydrolase, Mch Non
Méthényl-H4MPT + F420H2 → Méthylène-H4MPT + F420 + H + 5.5 F420-dépendant du Méthylène-H4MPT déshydrogénase, Mtd Non
Méthényl-H4MPT + H2 → Méthylène-H4MPT + H + −5.5 H2-formant du méthylène-H4MPT déshydrogénase, Hmd Non
e Méthylène-H4MPT + F420H2 → CH3-H4MPT + F420−6.2 Méthylène-H dépendant du F4204MPT réductase, Mer Non, mais physiquement associé à Hdr et Acs/Cdh dans Méthanosarcina
F CH3-H4MPT + CoM-SH → CH3-S-CoM + H4MPT −30 Méthyl-H4MPT : coenzyme M méthyltransférase, Mtr Oui, Na + pompage
g CH3-S-CoM + CoB-SH → CoM-S-S-CoB + CH4−45 Méthyl-coenzyme M réductase, Mcr Non
h CoM-S-S-CoB + H2 → CoM-SH + CoB-SH −40 Hydrogénase bifurquant des électrons:complexe hétérodisulfure réductase, Mvh:HdrABC Oui
h CoM-S-S-CoB + 2H + → CoM-SH + CoB-SH −40 (Electron-bifurcating) ferredoxine:F420:hétérodisulfure réductase, HdrABC Oui/Non dans M. acetivorans
je H2 + F420 → F420H2 + H + −11 F420-hydrogénase réductrice, Frh Oui, le cycle de l'hydrogène en Méthanosarcina
j H2 + Fdbœuf → H + + Fdrouge22.4 (−2.7) 4 Pompage de la ferrédoxine hydrogénase de pompage de sodium à conversion d'énergie Oui
k H2 + Fdbœuf → H + + Fdrouge22.4 (−2.7) 4 Ferrédoxine hydrogénase réductrice, Eha/Ech Oui
je CoM-S-S-CoB + MphH2 → CoM-SH + CoB-SH + MPh −4.2 Méthanophénazine à translocation de protons : hétérodisulfure réductase, HdrED Oui
m Na + (entrée) + H + (sortie) → Na + (sortie) + H + (entrée) 0 Antiporteur sodium-proton, MrpA Non
m F420H2 + Mph → F420 + mi/h2−37.6 F420 méthanophénazine réductase de pompage de protons, Fpo Oui
ADP + Pje → ATP + H2O 30.3 ATP synthase Non

Adapté des références [8,66,67]. Notez que le cycle de Wolfe est le produit d'études de la biochimie et de la génétique de Méthanobactérie, Méthanocoque, et Méthanosarcina organismes dans des cultures pures. Certaines réactions (d, h, k) doivent être catalysées par différentes enzymes dans différentes lignées méthanogènes. Certaines réactions sont catalysées par des enzymes codées par plusieurs copies de gènes sur le chromosome (c. mcr, hdrED). À mesure que la diversité des isolats de méthanogène augmente, nous pouvons nous attendre à ce que le cycle de Wolfe s'étende pour refléter une plus grande polyvalence métabolique des méthanogènes.

Réactions nommées dans la convention de méthanogenèse hydrogénotrophe.

Voir la figure 2 pour déterminer si la réaction est économe en énergie ou consommatrice d'énergie.

En supposant la même polyféréoxine qu'à l'étape a avec un potentiel redox de -530 mV. Les valeurs entre parenthèses indiquent leg° si la polyferredoxine a un potentiel redox plus typique de -400 mV.

Facteurs limitant la croissance du méthanogène.

Dans un système fermé comme dans les tubes de culture en verre anaérobie scellés, la productivité métabolique de tout organisme peut être estimée par l'énergie libre de Gibbs (Δg°′) des transformations biochimiques limitantes qui se produisent. Pour la plupart des méthanogènes, il s'agit de C et/ou H2 métabolisme. D'autres facteurs, tels que le stress physique (pH, température et activité de l'eau) et les flux nets de métabolites, affectent également la croissance de la population en augmentant l'entropie des systèmes cellulaires, exerçant ainsi un vecteur négatif sur Δg°′ et résultant en une augmentation du BEQ. Enfin, l'entropie informationnelle sous forme d'organisation spatiale, de contenu génique et de régulation génique affecte également si les cellules convertissent de manière optimale l'énergie chimique en biomasse. À l'extrémité se trouvent des systèmes cellulaires contrôlés par diffusion qui ne se développent pas et à l'autre se trouvent des cellules compactes à l'état solide dans lesquelles le métabolisme est contrôlé par le flux. Rouge, entropie nette (chimique, informationnelle) bleu, taux de croissance spécifique.

Dans un système fermé comme dans les tubes de culture en verre anaérobie scellés, la productivité métabolique de tout organisme peut être estimée par l'énergie libre de Gibbs (Δg°′) des transformations biochimiques limitantes qui se produisent. Pour la plupart des méthanogènes, il s'agit de C et/ou H2 métabolisme. D'autres facteurs, tels que le stress physique (pH, température et activité de l'eau) et les flux nets de métabolites, affectent également la croissance de la population en augmentant l'entropie des systèmes cellulaires, exerçant ainsi un vecteur négatif sur Δg°′ et résultant en une augmentation du BEQ. Enfin, l'entropie informationnelle sous forme d'organisation spatiale, de contenu génique et de régulation génique affecte également si les cellules convertissent de manière optimale l'énergie chimique en biomasse. À l'extrémité se trouvent des systèmes cellulaires contrôlés par diffusion qui ne se développent pas et à l'autre se trouvent des cellules compactes à l'état solide dans lesquelles le métabolisme est contrôlé par le flux. Rouge, entropie nette (chimique, informationnelle) bleu, taux de croissance spécifique.


UKconnaissance

Pour plusieurs groupes d'organismes, plusieurs génomes ont été séquencés soit complètement, soit jusqu'au stade de séquençage inachevé. L'analyse de séquence comparative peut identifier des éléments de séquence fonctionnels pour des paires d'organismes qui ont suffisamment divergé dans le passé pour permettre une dérive mutationnelle de séquences non conservées. Alors que l'analyse d'une paire de génomes identifie plusieurs de ces éléments fonctionnels, l'ajout de génomes supplémentaires permet d'obtenir des informations supplémentaires.

Des éléments de séquence conservés supplémentaires sont identifiés au fur et à mesure que des génomes supplémentaires sont analysés. Ces éléments de séquence conservés sont souvent des éléments régulateurs bien qu'ils soient difficiles à classer avec in silico une analyse. Pour un gène individuel, l'ensemble des éléments de séquence conservés associés et les organismes dans lesquels ils se trouvent donnent un aperçu de l'histoire évolutive de la régulation du gène.

Les huit génomes de nématodes complets et inachevés séquencés au fusil de chasse et la douzaine de séquences informatives du génome d'insectes ont été utilisés pour analyser les séquences non codantes conservées dans ces groupes d'organismes. J'ai développé un logiciel basé sur le Web pour permettre aux chercheurs d'explorer et de visualiser la conservation des séquences qui diffère des travaux antérieurs en analysant les séquences conservées dans chaque paire d'organismes plutôt que par rapport à un seul génome de référence.

Nous avons utilisé cette analyse pour identifier les limites de régulation des gènes dans le nématode C. elegans. Les génomes de C. elegans et d'autres nématodes ont suffisamment divergé pour que les régions de synténie soient généralement longues d'un ou deux gènes. J'ai pu associer des éléments de séquence conservés à des gènes particuliers en identifiant les frontières naturelles entre les gènes et l'étendue des promoteurs de vers.


Le pouvoir des gènes et la frontière entre la biologie et le destin

Alors que les chercheurs s'efforcent de comprendre le génome humain, de nombreuses questions demeurent, y compris, peut-être, la plus fondamentale : quelle part de l'expérience humaine est déterminée avant notre naissance, par nos gènes, et quelle part dépend de facteurs environnementaux externes ?

L'oncologue Siddhartha Mukherjee raconte de l'air frais Terry Gross, la réponse à cette question est compliquée. "La biologie n'est pas le destin", explique Mukherjee. "Mais certains aspects de la biologie - et en fait certains aspects du destin - sont très fortement commandés par les gènes."

Le degré auquel la biologie régit nos vies est le sujet du nouveau livre de Mukherjee, Le Gène. Il y raconte l'histoire de la génétique et examine les rôles que jouent les gènes dans des facteurs tels que l'identité, le tempérament, l'orientation sexuelle et le risque de maladie.

Plus avec Siddhartha Mukherjee

Entretiens avec les auteurs

Un oncologue écrit « une biographie du cancer »

Mukherjee note que la génétique change fondamentalement notre compréhension d'innombrables maladies, y compris la schizophrénie et le cancer. "Nous avions l'habitude de penser à la maladie comme quelque chose qui s'est passé à nous », dit-il. « La génétique nous permet de vraiment commencer à penser à la maladie comme quelque chose qui se produit en raison de notre interaction avec l'environnement. . Pas toutes, mais beaucoup, beaucoup de [maladies] dépendent fortement de l'intersection entre les gènes et l'environnement."

Faits saillants de l'entrevue

En comprenant comment certaines maladies sont plus génétiques qu'on ne le pensait à l'origine

Il y a un spectre, donc je vais commencer par une extrémité du spectre et me frayer un chemin jusqu'à l'autre extrémité. Commençons donc par la mucoviscidose ou la maladie de Huntington, où l'on sait que l'influence de la génétique est extrêmement forte, presque autonome. Cela signifie que si vous héritez de la version anormale, ou de la version mutée, pour l'une de ces deux maladies, les chances que vous ayez cette maladie sont très élevées. En génétique, nous utilisons un mot pour cela appelé "pénétrance", ces maladies sont très pénétrantes.

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Au milieu se trouvent des maladies comme le diabète ou les maladies cardiaques. Ici, il y a encore une puissante influence des gènes. En fait, nous connaissons certains de ces gènes, mais c'est une interaction entre plusieurs gènes et l'environnement.

Ensuite, à l'extrémité du spectre, il y a des choses que l'on pourrait imaginer, des choses comme les maladies infectieuses où . il y a clairement une influence des gènes. Nous savons maintenant que si vous avez certaines combinaisons génétiques ou si vous héritez de certains gènes, votre susceptibilité au VIH, par exemple, peut changer, ou votre susceptibilité à la grippe peut changer, même s'il s'agit d'agents pathogènes infectieux. Mais ceux-ci se situent dans une sorte de domaine différent, où l'interaction entre vous et l'agent pathogène, ou vous et l'environnement est beaucoup, beaucoup plus aiguë.

Sur la façon dont la génétique change notre façon de penser et de traiter le cancer

Il y a un degré substantiel de réorganisation dans la façon dont nous pensons fondamentalement au cancer qui se passe en ce moment, en partie lié ou en grande partie lié à la génétique. Si vous regardez les mutations dans des cancers individuels, vous pourriez découvrir qu'un cancer du poumon porte une mutation qu'il partage avec, disons, le cancer du sein, ou qu'il partage une mutation qu'il partage avec la leucémie.

La question qui se pose actuellement sur le terrain, qui est une question importante, est . devrait-on réorganiser cette vieille classification anatomique du cancer, vous savez, le cancer du poumon, le cancer du sein, et la baser un peu [plus] sur une sorte de classification mixte ? Oui, vous dites "cancer du sein, qui a les mutations suivantes."

Mon impression générale est que la classification anatomique ne va pas disparaître. Je pense qu'il y a des choses très importantes que l'anatomie détermine — il y a des gènes qui sont particuliers au cancer du sein, il y a des gènes qui sont particuliers au cancer du poumon. Mais cela va être considérablement affiné, et nous le voyons déjà avec la génétique. Nous allons donc dire « cancer du poumon, mais avec une génétique ou des gènes qui partagent certaines choses avec la leucémie ». Nous pourrions, en fait, traiter ces deux cancers de la même manière.

Sur le ciblage des voies du cancer

La simple analogie que j'aime faire est que nous savons maintenant, grâce au cancer, que même lorsqu'un seul gène est muté, il provoque rarement le cancer. Il y a des cas, mais cela provoque rarement le cancer. Vous avez besoin de plusieurs gènes mutés dans une seule cellule pour qu'elle devienne cancéreuse, et ces gènes mutés fabriquent des produits, des protéines, et ils cooptent la normalité d'une cellule, et ils créent en quelque sorte une sorte de campagne de chuchotement, dans laquelle ils co -optez le comportement de la cellule, et maintenant la cellule commence à se comporter anormalement, à se diviser anormalement, à se métaboliser anormalement, conduisant finalement au cancer.

L'idée d'une voie est que si vous pensez à ces mutations individuelles par elles-mêmes, vous pouvez penser qu'il existe un nombre infini de combinaisons, d'une infinité de manières différentes. Une personne a une combinaison, une autre personne en a une autre, mais le fait est que ce que j'ai appelé une "campagne de chuchotement", le réseau interne de celles-ci est souvent assez commun entre des individus divers. Et donc plutôt que de nous concentrer sur des mutations individuelles, qui peuvent être très diverses et peuvent nous amener à nous confondre, nous pouvons nous concentrer sur . les éléments centraux, les réseaux centraux, pour ainsi dire, qui dirigent le comportement anormal d'une cellule cancéreuse, et ciblent celle-ci en utilisant un médicament.

Sur la nouvelle technologie qui permet aux médecins d'apporter des modifications aux cellules

Faire des changements génétiques dans les cellules était très compliqué. Auparavant, nous pouvions utiliser des virus et introduire certains gènes dans les cellules. Auparavant, nous pouvions effectuer des mutations en exposant des cellules, par exemple, à des rayons X. Mais si vous me demandiez il y a 10 ans : « Pouvez-vous changer ce gène particulier dans une cellule ? Je dirais : "Je pourrais le faire, mais c'est assez difficile à faire."

Siddhartha Mukherjee est cancérologue et chercheur. Son livre précédent, L'Empereur de toutes les maladies : une biographie du cancer, a remporté un prix Pulitzer en 2011. Scribner masquer la légende

Siddhartha Mukherjee est cancérologue et chercheur. Son livre précédent, L'Empereur de toutes les maladies : une biographie du cancer, a remporté un prix Pulitzer en 2011.

Ce qui s'est passé au cours des cinq dernières années [est] . cette technologie nous a permis, de façon étonnante, d'entrer dans une cellule normale ou une cellule cancéreuse, voire potentiellement une cellule souche embryonnaire, et de faire essentiellement de manière directionnelle ou intentionnelle une mutation dans un seul gène, de manière intentionnelle.

J'ai comparé cette technologie à dire, vous savez, c'est comme dire si vous imaginez le génome humain comme une vaste encyclopédie. ce que cette technologie nous permet de faire, essentiellement, c'est d'entrer dans ces 66 ensembles entiers de Encyclopédie Britannica et identifiez un mot dans cela et changez ce mot et laissez la plupart du reste de l'encyclopédie intact. Je dis "la plupart du reste", car il y a quand même des effets collatéraux. .

Mais ce qu'il vous permet de faire, c'est que vous pouvez effacer un mot et le remplacer par un mot légèrement différent. C'est à quel point la technologie est puissante, et donc vous pouvez maintenant me demander, ce que vous ne pouviez pas me demander il y a cinq ans, "Est-il facile de faire un changement directionnel ou intentionnel dans une cellule ?" La réponse, je dirais, "infiniment plus facile aujourd'hui".

Sur les considérations éthiques liées au travail avec l'humain génome

La plus grande question éthique est la suivante : devrions-nous falsifier le génome humain alors que nous n'en savons pas encore grand-chose ? Devrions-nous changer les gènes humains ? Et cela conduit à la question de ce qu'est la maladie? Qu'est-ce qu'une maladie génétique ?

Dans Gène, Je propose une formulation simple à laquelle nous pourrions peut-être réfléchir. Une question à laquelle vous pourriez penser est la suivante : « Nous allons modifier du matériel génétique – sommes-nous sûrs que les avantages l'emportent sur les risques ? Y a-t-il vraiment des souffrances extraordinaires associées à cette maladie ? » .

L'expression "souffrance extraordinaire". la souffrance extraordinaire d'une personne [pourrait ne pas être] la souffrance extraordinaire d'une autre personne, mais au moins nous pouvons utiliser le mot « extraordinaire » pour dire que ce n'est pas une technologie occasionnelle, nous ne devrions pas l'utiliser, évidemment, pour changer la forme de les yeux ou la couleur des cheveux et ainsi de suite.

Le chemin parcouru par la science pour isoler un « gène gay »

Si vous prenez des jumeaux identiques, des jumeaux mâles, les chances que ces jumeaux mâles partagent une orientation sexuelle sont beaucoup plus élevées que des frères et sœurs, par exemple. Maintenant, qu'est-ce que cela nous dit? Cela nous dit qu'il peut y avoir des déterminants génétiques, parce que des jumeaux identiques ont exactement le même génome, il peut y avoir des déterminants génétiques qui déterminent l'orientation sexuelle. Ce nombre, combien ils partagent, n'est pas de 100 pour cent.

Donc, en d'autres termes, si un jumeau est gay, l'autre jumeau ne sera pas nécessairement gay. Ce n'est pas exactement la même chose à 100%, donc nous savons que les gènes ou les expositions inter-utérines, ou d'autres facteurs, les environnements, ont un effet puissant sur cela – la société, la culture ont des effets puissants sur cela. Mais nous savons aussi qu'il doit y avoir au moins quelques gènes impliqués, et si vous regardez attentivement les schémas, il est clair que . il ne s'agit pas d'un seul « gène homosexuel », qui implique probablement plusieurs gènes. Je n'aime même pas ce terme " gène gay ", je pense que c'est une idée très trompeuse. C'est un gène qui influence la préférence sexuelle. Bien sûr, la plupart de ces travaux ont été effectués chez des hommes. Il y a très, très peu de preuves chez les femmes.

Nous savons qu'il y a des déterminants génétiques. qui sont impliqués. Lorsque les gens sont allés chercher ces déterminants génétiques, la chasse n'a pas été aussi claire. . Le résumé est, en gros, que jusqu'à présent nous n'avons pas trouvé, comme je l'ai dit, je n'aime pas le mot ou la phrase, nous n'avons pas trouvé de « gène gay », et il est peu probable que nous en trouvions un. . Comme de nombreux phénomènes de l'identité humaine, il y aura de multiples déterminants génétiques qui interagissent avec les environnements, mais il est très important d'être clair sur ces idées, car sinon nous tombons dans un langage tout à fait incorrect et faux, et vous ne faites qu'alimenter une controverse absurde.

Pour en savoir plus sur la conversation de Terry Gross avec Siddhartha Mukherjee, y compris le point de vue de Mukherjee sur épigénétique, le gène BRCA1 et ses antécédents familiaux de schizophrénie, cliquez sur le lien « écouter » en haut de la page.


L'ADN détermine votre apparence !

L'ADN contient toutes les informations nécessaires à la construction de votre corps. Saviez-vous que votre ADN détermine des choses telles que la couleur de vos yeux, la couleur de vos cheveux, votre taille et même la taille de votre nez ? L'ADN de vos cellules est responsable de ces attributs physiques ainsi que de nombreux autres que vous verrez bientôt.

Il s'avère que l'ADN de votre corps provient presque directement de votre mère et de votre père. Si votre ADN vient de vos parents et que l'ADN détermine votre apparence, pourquoi ne ressemblez-vous pas exactement à votre mère ou à votre père ?

La raison en est que votre ADN est un mélange de l'ADN de votre mère et de votre père. C'est pourquoi certaines de vos caractéristiques physiques peuvent ressembler à celles de votre mère tandis que d'autres peuvent ressembler à celles de votre père. La moitié de l'ADN utilisé pour créer votre corps vient de votre mère tandis que l'autre moitié vient de votre père. Certaines de vos caractéristiques peuvent ne pas ressembler à celles de votre mère ou de votre père, nous verrons pourquoi cela se produit dans l'activité.

L'ADN humain se présente sous forme de 23 paires de paquets appelés chromosomes. Ces chromosomes sont de gros faisceaux d'ADN étroitement emballés. Votre mère et votre père donnent chacun 23 chromosomes, qui s'apparient pour vous donner votre jeu complet de 23 chromosomes.

Au sein de ces 23 paires de chromosomes, il y a certaines sections qui déterminent différentes caractéristiques physiques. Ces sections d'ADN qui contiennent des informations qui déterminent vos caractéristiques physiques sont appelées gènes. Puisque vous avez deux paires de chromosomes, vous avez également deux paires de gènes, l'une de votre père et l'autre de votre mère. Ces paires de gènes déterminent alors certaines caractéristiques physiques ou traits.

Les gènes que vous avez dans votre corps en ce moment constituent votre génotype. Ce génotype détermine alors votre apparence physique, qui s'appelle votre phénotype.

Dans cette activité, vous recevrez deux jeux de chromosomes. Un ensemble est étiqueté chromosomes mâles tandis qu'un autre est étiqueté chromosomes féminins. Vous laisserez tomber ces chromosomes au-dessus de votre tête et ils se mélangeront au hasard de différentes manières pour vous donner un génotype. A partir de ce génotype, vous aurez alors les instructions détaillées pour faire un croquis d'un visage humain.

Avant de commencer, vous devriez en savoir plus sur la façon dont les gènes déterminent votre apparence. Les gènes peuvent se présenter sous deux formes ou allèles différents. Un gène peut être dominant ou récessif. Dans cette activité, les formes dominantes d'un gène apparaissent en lettres majuscules tandis que les formes récessives d'un gène apparaissent en lettres minuscules.

Puisque vous obtenez un gène de votre mère et un de votre père pour chaque trait, vous pouvez avoir une combinaison de gènes dominants et récessifs pour chaque trait. Lorsque les deux formes d'un gène sont identiques (soit dominantes soit récessives), on dit que vous êtes homozygote pour ce trait. Si vous avez un gène dominant et un gène récessif, on dit que vous êtes hétérozygote pour ce trait.

Une dernière chose avant de commencer l'activité. Comme vous le verrez dans l'activité, lorsque vous recevrez la forme dominante d'un gène qu'il soit homozygote ou hétérozygote, vous exprimerez la forme dominante du gène. V ous n'exprimerez la forme récessive du gène que si vous recevez la forme récessive de vos deux parents, étant ainsi homozygote pour la forme récessive.

Enfin, ces informations devraient vous fournir les bases de la façon dont l'apparence est déterminée par l'ADN. Si vous êtes un peu confus, suivez les étapes de l'activité et de nombreux concepts ci-dessus seront vus. En effectuant l'activité, vous pourrez voir exactement ce que signifient certains des termes mentionnés ci-dessus. Bonne chance pour créer votre progéniture !

Dans cette activité, nous allons :

  • Créer un génotype pour un individu en associant les chromosomes d'un mâle et d'une femelle
  • Faites un croquis d'un profil facial (phénotype) à partir du génotype que vous avez créé
  • Apprendre quelques termes et concepts associés au patrimoine génétique
  • Jeu de 23 chromosomes mâles (fourni à la fin de cette activité)
  • Jeu de 23 chromosomes féminins (fourni à la fin de cette activité)
  • Tableau de conversion du génotype (fourni à la fin de cette activité)
  • Ciseaux
  • Ruban
  • Feuille de papier vierge
  • Effaceur
  • Crayons de couleur, marqueurs ou crayons

Sécurité

Cette activité nécessite l'utilisation de ciseaux pointus pour découper les chromosomes. Soyez prudent lorsque vous utilisez des ciseaux. Demandez à un adulte de vous aider si nécessaire.

Préparation

  • Imprimez les 23 chromosomes masculins
  • Imprimez les 23 chromosomes féminins
  • Rassembler tous les autres matériaux Activité
  • Découpez tous les chromosomes mâles et femelles que vous avez imprimés. Chaque chromosome que vous découpez doit avoir deux lettres identiques (une majuscule et une minuscule) en haut et les deux mêmes chiffres en bas. Ne coupez pas le long de la ligne entre deux nombres similaires ! Attention à ne pas vous couper lorsque vous utilisez les ciseaux.
  • Pliez le long de la ligne séparant chacune des lettres et des chiffres de sorte qu'une lettre et un chiffre soient visibles de chaque côté lorsque le morceau de papier est plié.
  • Placez un morceau de ruban adhésif entre les lettres et les chiffres afin que le morceau de papier reste plié en deux.
  • Prenez les 23 chromosomes masculins et les 23 chromosomes féminins et placez-les dans une boîte ou un grand bol.
  • Secouez les chromosomes pour qu'ils se mélangent bien.
  • Soulevez les chromosomes au-dessus de votre tête et renversez-les sur le sol.
  • Sans retourner aucun des chromosomes, alignez les chromosomes du même nombre les uns à côté des autres. Vous aurez un chromosome mâle et un chromosome femelle pour chaque nombre de un à vingt-trois, vous donnant ainsi 23 paires de chromosomes. Les lettres sur chacun des chromosomes seront votre génotype. Ces lettres représentent chacune un gène. Rappelez-vous que les lettres majuscules représentent les gènes dominants et les lettres minuscules représentent les gènes récessifs.
  • Avant de trouver des caractéristiques physiques, regardez la paire de chromosomes avec un nombre 23. Le chromosome # 23 détermine le sexe de votre individu. À l'aide du tableau de conversion du génotype, découvrez si votre individu est un homme ou une femme. Selon le tableau, si les deux lettres tournées vers le haut sont X et X, votre individu sera une femme. Si les deux lettres tournées vers le haut sont X et Y, votre individu sera un homme.
  • Regardez maintenant le chromosome #1 et reportez-vous au tableau de conversion des génotypes.
  • Comme l'indique le graphique, le chromosome 1 détermine la forme de la tête. Les deux lettres sur le chromosome #1 représentent le génotype. Si les lettres tournées vers le haut sont S et S ou S et s, la forme de la tête sera ovale. Si les lettres tournées vers le haut sont des s et des s, la forme de la tête sera ronde.
  • À l'aide d'un crayon, dessinez la forme de la tête que votre génotype indique.
  • Passez au chromosome #2. À l'aide du tableau de conversion du génotype, déterminez quelle sera la forme du menton.
  • Suivez cette même procédure pour les 23 paires de chromosomes.
  • Lorsque vous arrivez au chromosome 12, vous verrez que la couleur des yeux est déterminée par plus d'un chromosome. Vous devrez regarder les lettres des chromosomes 12, 13, 14 et 15 pour déterminer la couleur des yeux. Comptez le nombre total de majuscules et de minuscules et comparez-les au tableau de conversion du génotype. Par exemple, si vous avez 8 E majuscules des chromosomes 12-15, votre individu aura les yeux noirs.
  • Vous verrez que la couleur des cheveux est également déterminée par des gènes sur plus d'un chromosome.
  • Complétez un croquis de votre individu à l'aide du tableau de conversion du génotype. Vous venez de créer les caractéristiques d'un individu en utilisant l'ADN tout comme le corps humain
    Est-ce que!
  • Avez-vous remarqué quelque chose à propos de cette activité qui ne semble pas correct ? Astuce : regardez les génotypes des parents.

Activité d'extension

  • Vous pouvez créer plus de progéniture en mélangeant les chromosomes et en les renversant à nouveau sur le sol.
  • Vous verrez comment différentes combinaisons de gènes (génotypes) donneront une apparence différente (phénotype).
  • Recherchez les termes polygénique, expression intermédiaire, codominance et pléiotropie. Voyez si vous pouvez lier ces termes à ce qui a été vu dans cette activité.

Conclure

Après cette activité, vous devriez être capable de comprendre comment l'ADN détermine votre apparence. Rappelez-vous que l'ADN est condensé en chromosomes. Vous avez 23 paires de chromosomes, 23 de votre mère et 23 de votre père. Au sein de ces chromosomes, il existe des sections appelées gènes qui contrôlent des caractéristiques ou des traits spécifiques. Ces gènes ont une forme à la fois dominante et récessive. Si vous avez deux gènes dominants ou deux gènes récessifs pour un trait donné, vous êtes dit homozygote pour ce trait. Si vous avez une forme dominante et une forme récessive d'un gène, on dit que vous êtes hétérozygote pour ce trait. La forme dominante d'un gène sera toujours exprimée alors que la forme récessive d'un gène ne sera exprimée que si vous avez deux formes récessives. Ce sont les règles générales de la façon dont les traits sont hérités de vos parents. Cependant, il existe de nombreuses exceptions à cette règle, qui sont encore explorées par les scientifiques aujourd'hui !

Une note à propos de cette activité que vous devez savoir est que les chromosomes portent beaucoup plus d'un gène. Il y a des milliers de gènes portés dans les 23 paires de chromosomes humains. Il n'y avait qu'un seul gène par chromosome dans cette activité pour la rendre plus simple. La question posée à la fin de l'activité a une réponse simple. Les génotypes des deux parents étaient tous hétérozygotes. Dans la vraie vie, les parents seront hétérozygotes et homozygotes pour certains traits, tout comme l'était votre progéniture. Enfin, le terme polygénique signifie que plus d'un gène affecte le résultat (vu dans la couleur des cheveux et des yeux dans cette activité). L'expression intermédiaire signifie qu'il y a un mélange de caractéristiques dans l'état hétérozygote (vu dans la prévalence des taches de rousseur dans cette activité). La codominance signifie que les gènes dominants et récessifs sont exprimés séparément. Cela ne se voit pas dans cette activité, mais se voit dans le groupe sanguin humain. La pléiotropie signifie qu'un seul gène est responsable de nombreux traits.


Le lien avec la génétique

Avec cette idée en tête, une équipe internationale de chercheurs dirigée par Brendan Zietsch de l'Université du Queensland, en Australie, s'est réunie près d'un demi-million de profils génétiques de la UK Biobank et de la société californienne 23andMe, et les a soumis à une étude d'association pangénomique (GWAS) pour tenter d'identifier des variantes génétiques qui pourraient être liées au comportement homosexuel chez les hommes et les femmes.

L'étude, publiée dans Science en 2019, constate que « le comportement homosexuel est influencé non pas par un ou quelques gènes, mais par plusieurs. » L'article identifie cinq régions chromosomiques dont les variantes apparaissent avec une fréquence plus importante chez les sujets de l'échantillon qui ont déclaré avoir la même chose. relations sexuelles. Les chercheurs préviennent que le lien entre génétique et comportement homosexuel continue d'être très complexe, puisque les variantes diffèrent entre hommes et femmes, sans également détecter d'association entre la présence de plus ou moins de ces gènes et une proportion plus ou moins grande de relations homosexuelles. .

Le lien est non seulement complexe, mais aussi faible. Selon Zietsch et ses collaborateurs, l'influence des gènes découverts est comprise entre 8% et 25%, ce qui signifie, comme l'a confirmé le chercheur Esprit ouvert, qu'entre 75 % et 92 % des comportements homosexuels ne dépendent pas de composantes génétiques. Cependant, cela ne signifie pas qu'il n'y a pas d'autres facteurs biologiques impliqués. Zietsch fait allusion à une idée actuellement examinée par de nombreux experts : « Les concentrations hormonales prénatales dans l'utérus sont supposées influencer l'orientation sexuelle ». En revanche, il n'y a absolument aucune indication d'une influence éducative.

Mais s'il y a une chose que les auteurs de l'étude soulignent, c'est que les variantes génétiques identifiées "ne permettent pas de prédire de manière significative le comportement sexuel d'un individu". Et pourtant, peu de temps après la publication de l'article, un une société appelée Insolent AI a lancé une application intitulée : À quel point êtes-vous gay ? qui prétendait prédire le degré d'homosexualité d'une personne en fonction de son profil génétique et conformément aux données de l'étude. L'application a provoqué une répulsion généralisée et a été retirée après que le généticien Joseph Vitti du Broad Institute of Harvard - l'une des institutions participant à l'étude - a lancé une pétition sur change.org pour son élimination.


Nombre de gènes liés à la taille révélés par étude

La plus grande étude d'association pangénomique (GWAS) à ce jour, impliquant plus de 300 institutions et plus de 250 000 sujets, double à peu près le nombre de régions génétiques connues influençant la taille à plus de 400. L'étude, de l'International Genetic Investigation of Anthropometric Traits (GIANT) Consortium, offre un meilleur aperçu de la biologie de la taille et offre un modèle pour étudier les traits et les maladies causés par de nombreux changements génétiques communs agissant ensemble.

Les résultats ont été publiés en ligne le 5 octobre par Génétique de la nature.

"La taille est presque entièrement déterminée par la génétique, mais nos études précédentes n'ont pu expliquer qu'environ 10 pour cent de cette influence génétique", explique Joel Hirschhorn, MD, PhD, du Boston Children's Hospital et du Broad Institute du MIT et de Harvard, leader de le consortium GIANT et co-investigateur principal de l'étude. "Maintenant, en doublant le nombre de personnes dans notre étude, nous avons une image beaucoup plus complète de la façon dont les variantes génétiques courantes affectent la taille - combien d'entre elles sont-elles et combien elles contribuent."

Les chercheurs de GIANT, au nombre de centaines, ont partagé et analysé les données des génomes de 253 288 personnes. Ils ont vérifié environ deux millions de variantes génétiques courantes (celles qui sont apparues chez au moins 5 pour cent de leurs sujets). À partir de ce pool, ils ont identifié 697 (dans 424 régions génétiques) comme étant liés à la taille, le plus grand nombre à ce jour associé à un trait ou à une maladie.

« Nous pouvons maintenant expliquer environ 20 % de l'héritabilité de la taille, contre environ 12 % où nous étions auparavant», déclare le co-premier auteur Tonu Esko, PhD, du Boston Children's Hospital, du Broad Institute et de l'Université de Tartu (Estonie ).

"L'étude réduit également les régions génomiques qui contiennent une proportion substantielle de variation restante - à découvrir avec des échantillons encore plus grands", ajoute le co-chercheur principal Peter Visscher, PhD, de l'Université du Queensland, en Australie.

Plus grande taille, plus grande puissance

La taille est un trait modèle pour comprendre le fonctionnement de la génétique humaine, en particulier pour les traits produits non pas par un gène, mais par plusieurs. La taille est facile à mesurer, et on estime que 80 pour cent de la variation de la hauteur est génétique.

De précédentes études d'association pangénomique à grande échelle (GWAS) ont indiqué qu'un grand nombre de gènes influencent la taille et suggèrent que la majorité de l'héritabilité provient de variantes génétiques communes, et non de variantes rares. Parce que la taille des échantillons n'a pas été suffisamment importante pour tirer des conclusions définitives, l'équipe GIANT a constitué le plus grand échantillon à ce jour.

"Lorsque vous doublez la taille de l'échantillon et augmentez votre puissance statistique, vous pouvez faire de nouvelles découvertes", explique Hirschhorn. "Nos résultats donnent la priorité à de nombreux gènes et voies comme étant importants dans la croissance squelettique pendant l'enfance. Sans un modèle hautement collaboratif, il n'y a aucun moyen de faire ce travail."

Les chercheurs pensent que leurs résultats répondent aux critiques du GWAS à l'échelle de la population, qui ont fait valoir que l'augmentation de la taille de l'échantillon entraîne des rendements décroissants ou des résultats qui n'ont plus de sens.

"En 2007, nous avons publié le premier article qui a identifié le premier gène commun de la taille, et nous avons maintenant identifié près de 700 variantes génétiques impliquées dans la détermination de la taille", a déclaré le co-chercheur principal Timothy Frayling, PhD, de l'Université d'Exeter, au Royaume-Uni. "Nous pensons que de grandes études génétiques pourraient produire des listes tout aussi riches dans une variété d'autres traits."

La biologie de la hauteur

Bon nombre des 697 variantes génétiques liées à la taille étaient situées à proximité de gènes connus pour être impliqués dans la croissance, mais il y avait aussi beaucoup de surprises.

"Nous savions que certaines voies étaient importantes, mais n'avaient pas été identifiées dans les précédents GWAS", explique Hirschhorn, qui est également endocrinologue au Boston Children's. "Beaucoup de gènes que nous avons identifiés sont susceptibles d'être d'importants régulateurs de la croissance squelettique, mais n'étaient pas connus pour être impliqués jusqu'à présent. Certains peuvent également être responsables de syndromes inexpliqués de croissance squelettique anormale chez les enfants. Au fur et à mesure que vous augmentez la taille de l'échantillon, vous obtenir plus de biologie."

Par exemple, le gène mTOR est bien connu pour être impliqué dans la croissance cellulaire, mais n'avait pas été auparavant lié à la croissance du squelette humain. D'autres gènes confirmés comme importants comprennent des gènes impliqués dans le métabolisme du collagène (un composant de l'os) et du sulfate de chondroïtine (un composant du cartilage), ainsi que des réseaux de gènes actifs dans les plaques de croissance, la zone de croissance des tissus près des extrémités du long OS. D'autres gènes encore indiquent une biologie dont la relation avec la taille n'est pas encore connue.

L'un des objectifs futurs de GIANT est d'examiner les variantes qui se produisent à une fréquence inférieure à 5 % et de rechercher des variantes dans les parties des gènes non codantes pour les protéines.


Subdivisions du tube neural

Quatre subdivisions du tube neural finissent par se développer en régions distinctes du système nerveux central par la division des cellules neuroépithéliales : le prosencéphale, le mésencéphale, le rhombencéphale et la moelle épinière. Le prosencéphale se développe ensuite en télencéphale (le prosencéphale ou cerveau) et le diencéphale (les vésicules optiques et l'hypothalamus). Le mésencéphale se développe dans le mésencéphale. Le rhombencéphale se développe en métencéphale (le pont et le cervelet) et le myélencéphale (la moelle allongée).

Pendant une courte période, le tube neural est ouvert à la fois crânien et caudal. Ces ouvertures, appelées neuropores, se ferment au cours de la quatrième semaine chez l'humain. Une fermeture incorrecte des neuropores peut entraîner des anomalies du tube neural telles que l'anencéphalie ou le spina bifida. La partie dorsale du tube neural contient la plaque alaire, qui est principalement associée à la sensation. La partie ventrale du tube neural contient la plaque basale, qui est principalement associée au contrôle moteur (c'est-à-dire musculaire).


Les gènes ne sont pas la seule chose qui détermine les traits

Quelle que soit la complexité des gènes, ils ne font qu'une chose : indiquer au corps quelles parties fabriquer et quand. Tous les gènes ne deviennent pas des produits finaux spécifiques dans toutes les cellules. Un impact énorme sur quoi et quand produire se produit pendant que nous grandissons. C'est-à-dire pendant que notre corps littéraire se construit.

Cela semble drôle, mais votre corps reçoit en effet des instructions sur la façon de se construire à partir de gènes. Est-ce que nous grandissons? Les gènes demandent de faire plus de nous. Avons-nous les cheveux bouclés ? Les gènes fabriquent des protéines qui frisent les cheveux. Attendons-nous une minute. Est-ce bien comme ça ?

Bien sûr, pour grandir, nous avons besoin de gènes spécifiques associés à la taille. Nous savons que c'est vrai, car les personnes plus grandes ont en moyenne une progéniture plus grande. Mais, pour grandir, le corps doit également avoir des matières premières (obtenues par la nourriture) et de l'énergie (obtenue par la nourriture, encore une fois). Ainsi, ce ne sont pas seulement les gènes qui déterminent notre taille, mais aussi notre environnement. Dans ce cas, la quantité de nourriture que nous avions pendant notre enfance.

Un autre exemple concerne à nouveau la mélanine. Je l'aime et pas parce que j'ai les yeux marrons. Alors que les gènes déterminent indirectement sa production, vous avez remarqué qu'il faut également du soleil pour activer ces gènes. S'il n'y a pas de soleil, vous pouvez avoir autant de gènes que vous le souhaitez, votre peau restera pâle. À moins que votre peau ne soit plus foncée de nature, auquel cas votre corps n'a pas besoin de la lumière du soleil pour produire de la mélanine dans la peau. C'est la seule différence entre les personnes de différentes couleurs de peau.

La lumière du soleil fait partie de plusieurs choses qui peuvent activer les gènes. D'autres choses sont la température, la couleur, l'odeur, la drogue ou même un mot que vous entendez. Donc, en substance, alors que, dans cet article, j'ai essayé d'expliquer comment les gènes déterminent les traits, il est toujours essentiel de savoir que « déterminer » est une explication maladroite de ce qui se passe.


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