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Preuves d'adaptateurs et de messagers ARN à double fonction
HYC-1979Lesson 8: Acid, Amino, Acids
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La diapositive 69 rassemble des preuves indirectes mais convergentes selon lesquelles un seul brin d'ARN pourrait jouer simultanément le rôle d' adaptateur — un porteur de type ARNt qui transmet un acide aminé à une chaîne en cours d'élongation — et celui de messager — une séquence de type ARNm pouvant être lue. Si les deux rôles peuvent coexister dans une même molécule, la barrière entre la réplication hypercyclique de l'ARN et la traduction primitive chute brutalement : ni une classe distincte d'adaptateurs, ni, au tout début, une synthétase n'ont eu besoin d'apparaître avant qu'un message puisse être décodé.

Preuves d'adaptateurs et de messagers ARN à double fonctionLes rôles d'adaptateur et de messager peuvent coexister dans un même brin d'ARN — aucun appareil de traduction sophistiqué n'est nécessaire.configuration hfARNt lié à un acide aminéacide aminéACadaptateur : reconnaissance de l'anticodonmessager : séquence lisibleacide aminé transférévers la chaîne peptidiquehf → FHcf. fig. 49configuration FHARNt lié à une chaîne peptidiquechaîne peptidiqueACadaptateur : reconnaissance de l'anticodonmessager : séquence lisibleQuatre faisceaux de preuves convergentes1Séquences etalignements structuraux d'ARNtune même famille d'ARN porteles deux rôles à la fois2Midivariant Qβsynthèse de novol'ARN se réplique sansmachinerie de traduction3Précurseurs enzymatiquesà simple feuillet βles protéines précoces n'exigent pas derepliement complexe4Flexibilité de l'ARNtbascule hf ↔ FHles rôles d'adaptateur et de matricene sont pas dissociés

Quatre faisceaux de preuves convergentes

  • Séquences et alignements structuraux d'ARNt : les fonctions d'adaptateur et de messager peuvent résider dans la même famille d'ARN — une seule molécule porte à la fois un rôle d'accepteur/transfert d'acide aminé et une information de séquence lisible.
  • Synthèse de novo du midivariant Qβ : l'ARN peut se reproduire sans appareil de traduction préexistant ; des molécules d'ARN de la taille d'un ARNt, grandes et reproductibles, sont donc plausibles avant l'apparition d'une traduction sophistiquée.
  • Précurseurs enzymatiques à simple feuillet β : les protéines fonctionnelles précoces n'exigeaient pas de repliements complexes ; des peptides minimaux pouvaient assurer une fonction primitive sans enzyme entièrement repliée.
  • Flexibilité conformationnelle de l'ARNt (hf ↔ FH) : les rôles d'adaptateur et de matrice ne sont pas totalement séparés en classes d'ARN distinctes.

La bascule hf ↔ FH

La configuration effectivement présente dépend de ce que l'ARNt soit lié à un acide aminé ou à une chaîne peptidique. En transférant un acide aminé à la chaîne peptidique, l'ARNt bascule de la hf à la FH configuration (cf. fig. 49). Le modèle explique bien comment, en l'absence d'appareil de traduction sophistiqué, un message peut être lu : le même brin qui délivre un acide aminé expose aussi une séquence lisible.

La contre-question à prendre au sérieux

Comment envisager une origine de la traduction, étant donné l'existence possible de molécules d'ARN reproductibles aussi grandes que l'ARNt et les conditions préalables à la synthèse de protéines sous forme primitive à partir d'un nombre limité d'acides aminés suffisamment courants ? La question peut être affinée en une objection : « Cette question peut aussi être formulée ainsi : pourquoi pas de petits adaptateurs oligonucléotidiques ? » Le modèle à double fonction répond que la molécule doit être suffisamment longue et structurée pour soutenir à la fois la reconnaissance de l'adaptateur et la lisibilité du messager ; un minuscule oligonucléotide ne suffirait donc pas.

Prudence d'interprétation
Il s'agit d'arguments de plausibilité en faveur d'un monde à ARN à double fonction, et non de preuves fossiles directes. Le midivariant Qβ est un analogue moderne de réplicateur, les précurseurs à feuillet β sont des inférences de repliement minimal, et la bascule hf/FH est une hypothèse mécanistique pour la traduction précoce plutôt qu'une preuve ancienne directe.