Des ARNs circulaires possibles chaînons de l’évolution de la traduction médiée par les ARNts : les affinités codons-acides aminés augmentent en fonction de l’ancienneté des ARN circulaires

Jacques Demongeot (1) , Hervé Seligmann (2)

1 AGEIS - Autonomie, Gérontologie, E-santé, Imagerie & Société [Grenoble]
2 URMITE - Unité de Recherche sur les Maladies Infectieuses et Tropicales Emergentes

Les affinités nucléotidiques des interactions non covalentes avec les acides aminés produisent des associations entre les ARNm et les peptides apparentés, régulant potentiellement la traduction ribosomale. Les corrélations entre les affinités nucléotidiques et l’hydrophobicité des résidus sont explorées pour 25 ARNs circulaires théoriques d’une longueur minimale de 22 nucléotides, conçus in silico pour coder chaque acide aminé une fois et une seule après trois tours de traduction et former des structures « hairpin » (épingle à cheveux) maximales. Cette conception imite vraisemblablement les premiers ARNs de la vie. Les ARNs circulaires ressemblent à des ARNts consensuels, suggérant une fonction de proto-ARNt, mettant en jeu un anticodon prédit et un acide aminé apparenté. Les 25 ARNs circulaires et leur ordre d’évolution présumé, déduits de l’ordre d’intégration dans le code génétique de l’acide aminé apparenté à leur anticodon prédit, montrent des associations remarquables avec plusieurs propriétés anciennes du mécanisme de traduction de la cellule. Ici, nous les utilisons pour explorer l’évolution des corrélations entre hydrophobicité d’un résidu et affinité à son codon, en supposant qu’elles reflètent des propriétés de la traduction pré-ARNt et pré-ribosomique. Cette hypothèse suppose que les corrélations diminuent avec les ordres d’inclusion dans le code génétique du codon apparenté à un ARN circulaire. Les associations entre les affinités des nucléotides et les hydrophobicités des résidus ressemblent à celles existant actuellement entre gènes et protéines. Les forces d’association diminuent avec les rangs d’inclusion dans le code génétique des acides aminés apparentés au proto-ARNt. La conception des ARNs circulaires minimaux ne tient pas compte des affinités entre ceux-ci et les peptides qu’ils codent. Cependant, les interactions entre les ARNs circulaires et leurs peptides apparentés ressemblent à celles observées pour les gènes naturels actuels. Cette propriété est plus forte pour les ARNs circulaires anciens et plus faible pour les récents, couvrant une période au cours de laquelle la traduction moderne à base d’ARNts et de ribosomes a probablement évolué. Les résultats indiquent que la traduction usant d’adaptateurs fondés sur les affinités codon-acide aminé et sur le code génétique primitif a préexisté à une traduction médiée par l’ARNt. Les ARNs circulaires minimaux théoriques apparaissent ainsi comme des modèles prébiotiques pour la transition entre les traductions à médiation pré-ARNt et ARNt.

Domaines: Sciences du Vivant [q-bio]

Jacques Demongeot, Hervé Seligmann. Des ARNs circulaires possibles chaînons de l’évolution de la traduction médiée par les ARNts : les affinités codons-acides aminés augmentent en fonction de l’ancienneté des ARN circulaires. 2020, pp.111-122. ⟨hal-02914855v2⟩