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Les changements dans la cellule d'un organisme modifient-ils l'information génétique qu'il utilise pour la reproduction ?


Ce qui m'intéresse en fait, c'est de savoir si une modification dans une cellule au cours de la vie d'un asexuellement organisme reproducteur affecte son information génétique? Quelle information génétique de la cellule est utilisée lors de la reproduction comme le bourgeonnement, par exemple dans le cas de Hydre.

Ou l'avantage fortuit qu'elle aurait pu engendrer disparaît-il avec la mort de l'organisme ?


Dans les organismes multicellulaires, il existe des cellules spécialisées appelées gamètes qui sont responsables de la reproduction sexuée (spermatozoïdes/ovules). Les mutations survenant dans ces cellules peuvent être transmises à la descendance (mutations de la lignée germinale). Les mutations survenant dans d'autres cellules n'affectent que l'individu donné (mutations somatiques).

Edit : Pour les organismes unicellulaires, c'est assez simple, les cellules filles formées par fission sont identiques. En ce qui concerne les organismes multicellulaires, il existe de nombreuses formes de reproduction asexuée, et même celles-ci peuvent impliquer la formation de cellules spécialisées (par exemple des spores). Ma réponse est donc la suivante : cela dépend du type de reproduction asexuée et de la ou des cellules réelles qui accumulent la ou les mutations. Par exemple, dans la parthénogenèse - où l'ovule non fécondé se développe en un nouvel individu -, une mutation peut être héritée si elle se produit dans les cellules de la lignée germinale générant l'ovule, mais toute mutation somatique resterait dans le parent. Vous pouvez trouver des informations détaillées sur la reproduction asexuée avec des détails sur chaque formulaire sur cette page wiki


Est-ce que quelque chose comme CRISPR correspond à vos critères ? CRISPR est essentiellement un système immunitaire adaptatif pour les bactéries. Lorsqu'une bactérie rencontre de l'ADN étranger (généralement provenant d'un bactériophage envahissant), elle peut le couper et en insérer une partie entre les répétitions palindromiques appelées CRISPR. Ce petit morceau d'ADN peut être transcrit puis utilisé comme matrice pour reconnaître d'autres copies de l'ADN étranger. Lorsqu'une correspondance est trouvée, l'ADN étranger est dégradé, altérant le virus envahissant. Parce qu'un enregistrement de cet ADN étranger est stocké dans le chromosome bactérien, il est transmis aux cellules filles, qui bénéficieront désormais d'une certaine protection contre le virus incriminé à l'avenir.

Dans le même ordre d'idées, lorsque certains bactériophages envahissent des bactéries, ils intègrent leurs génomes viraux dans le génome bactérien hôte --- le phage lambda est l'exemple classique. À ce stade, le phage peut choisir entre deux modes de vie : la lyse, dans laquelle le virus se réplique comme un fou, tuant la cellule hôte et se propageant à d'autres cellules ; ou la lysogénie, dans laquelle le virus est en sommeil, permettant à son génome de se déplacer dans le génome de l'hôte, de se répliquer et de se transmettre aux cellules filles comme n'importe quel autre morceau d'ADN chromosomique. Lorsque le moment est venu, le virus peut revenir à la lyse, proliférer et infecter de nouvelles cellules. Ainsi, l'invasion virale d'un organisme à reproduction asexuée peut entraîner des modifications héréditaires du génome de l'hôte.

Je suis sûr que vous avez entendu parler de l'épigénétique, dans laquelle les facteurs environnementaux peuvent provoquer des changements héréditaires dans un organisme sans muter spécifiquement les gènes. Bien qu'elles soient généralement appréciées chez les organismes eucaryotes, les bactéries à reproduction asexuée ont également des mécanismes épigénétiques (1).

(1) : Casadesus J et Low D. (2006). Régulation épigénétique des gènes dans le monde bactérien. Microbiole. Mol. Biol. Tour. 70(3): 830-56.


Les scientifiques changent la biologie avec la technologie

Imaginez stocker numérique l'information contenue dans l'acide désoxyribonucléique (ADN), la substance qui transporte l'information génétique dans les cellules des êtres vivants.

Que diriez-vous de porter un appareil qui vous rend plus intelligent ou de créer de nouveaux matériaux en changeant les gènes des micro-organismes ?

Ces idées peuvent sembler irréelles, mais les scientifiques créent des technologies qui utilisent leur connaissance de la biologie et effectuent des changements avec un ordinateur. Ces scientifiques travaillent avec artificiel l'intelligence (IA), en utilisant la puissance des ordinateurs pour copier le comportement humain intelligent.

Certains des chercheurs ont présenté leurs résultats lors de la conférence mondiale 2018 du Milken Institute. La réunion a eu lieu récemment à Los Angeles, en Californie.

Les chercheurs ont pris la parole lors d'une discussion de groupe intitulée « Things That Will Blow Your Mind ».

« La machine trouve truc en biologie qu'un humain ne trouverait jamais », a déclaré Joshua Hoffman, PDG de Zymergen. Il a déclaré que son entreprise effectuait des expériences qui n'auraient jamais été possibles il y a quelques années à peine.

Modification des gènes microbiens

Zymergen utilise des ordinateurs pour concevoir des expériences qui modifient la structure génétique des micro-organismes. À la suite de ces changements, les produits chimiques produits par les microbes peuvent fabriquer des matériaux plus solides ou meilleurs.

"Nous utilisons automatisation et l'apprentissage automatique pour concevoir des microbes… pour les transformer en usines chimiques du futur », a déclaré Hoffman. "Ce que nous faisons, c'est que nous recherchons le génome pour les choses qui pourraient fonctionner. Ce que fait l'apprentissage automatique, c'est qu'il recherche motifs qu'un humain ne trouverait pas de manière plus probable qu'improbable d'avoir les changements génétiques dans le génome qui vont avoir le impacter, les trait, que nous voulons.

Hoffman a dit que ce qui prend des années aux humains à découvrir, les ordinateurs peuvent le faire en quelques mois. Son entreprise travaille principalement avec l'industrie chimique et des matériaux, ainsi que les entreprises agricoles.

Il a ajouté que Zymergen travaille à la création de produits chimiques non nocifs qui protègent les plantes des maladies.

Améliorer le cerveau humain

Vivienne Ming a créé Socos Labs, un groupe de recherche indépendant.

Ming étudie le fonctionnement du cerveau. Elle veut savoir s'il est possible de rendre les êtres humains plus intelligents en mettant physiquement des choses dans leur cerveau.

« À quel point vous pouvez penser, faire attention, opérer mentalement à un moment donné. nous avons en fait constaté que nous pouvons augmenter cela d'environ 15 pour cent », a-t-elle déclaré.

Des laboratoires du monde entier étudient déjà différentes façons d'améliorer le fonctionnement du cerveau. cognition et traiter des conditions comme l'autisme et la dépression.

Ming a déclaré qu'un exemple de la façon dont cette recherche pourrait aider est l'amélioration de la cognition des enfants mal desservis.

Au lieu d'obliger les élèves à assister à des cours spéciaux, Ming a déclaré: "Nous pourrions en fait être en mesure d'utiliser cette technologie qui les ramènera directement avec le reste des enfants."

Dans un monde doté d'intelligence artificielle, l'amélioration de la cognition est un moyen pour les humains de rivaliser avec les machines, a-t-elle ajouté.

Stockage des informations ADN

Hyunjun Park et son entreprise, Catalog, fabriquent de l'ADN artificiel utilisé pour stocker des informations numériques.

Park a averti que puisque les gens créent tellement d'informations à partir d'Internet, des médias sociaux et des communications sans fil, nous n'aurons bientôt plus assez d'espace pour les stocker. Il pense que nous avons besoin d'une nouvelle façon de sauvegarder ces informations.

Park a déclaré que les formes numériques actuelles de stockage d'informations occupent beaucoup d'espace terrestre et urbain. Il en coûte aussi beaucoup d'argent pour superviser.

Cependant, Park pense que l'ADN peut stocker beaucoup plus d'informations et qu'il peut durer des milliers d'années. Il dit que son entreprise a appris à le faire pour moins d'argent que d'autres laboratoires.

Park a déclaré que les chercheurs de son entreprise utilisaient un liquide, qu'ils déplacent pour ressembler à différents morceaux d'ADN. Ensuite, pour le stockage, ils le sèchent en particules, qui sont stockées dans un conteneur.

Il a déclaré qu'un modèle de taille industrielle pour le stockage de l'ADN peut être prêt dès 2019.

Park dit qu'à mesure que les scientifiques en biologie continuent d'explorer l'avenir de l'intelligence artificielle, les investisseurs commencent à y prêter attention.

« Ces investisseurs traditionnels… ils regardent maintenant la biotechnologie et y voient vraiment l'avenir de innovation", a déclaré Park.

Elizabeth Lee a rapporté cette histoire pour VOANews.com. Phil Dierking a adapté son rapport pour Apprendre l'anglais. George Grow était l'éditeur.

Que pensez-vous qu'ils vont apprendre sur Mars ? Écrivez-nous dans la section commentaires ou sur notre page Facebook.


Comment un lézard asexué procrée seul

Toutes les mamans et pas les papas, le whiptail a toujours une progéniture génétiquement diversifiée.

Lézard Whiptail du nord du Mexique

Sans femelles, les lézards du genre Aspidoscelis, comme ce Whiptail du Nouveau-Mexique (Aspidoscelis neomexicana), se reproduisent de manière asexuée. Contrairement à d'autres animaux qui produisent de cette façon, cependant, leur ADN change de génération en génération.

Photographie de Bill Gorum/Alamy Stock Photo

Dans la reproduction sexuée, comme la plupart des formes de vie procréent, chaque parent fournit la moitié des chromosomes d'une progéniture. Au fil des générations, cet accouplement et cette procréation mélangent le jeu d'ADN, donnant aux reproducteurs sexués une diversité génétique qui les aide à s'adapter à des environnements changeants.

En revanche, les reproducteurs asexués et quelque 70 espèces de vertébrés et de nombreux organismes moins complexes "utilisent tous les chromosomes dont ils disposent" pour produire en solitaire une progéniture qui sont des clones génétiques, explique le biologiste moléculaire Peter Baumann. Parce que les organismes sont génétiquement identiques, ils sont plus vulnérables : une maladie ou un changement environnemental qui tue un peut tous tuer.

Mais il y a une torsion dans le cas du genre Aspidoscelis, les lézards whiptail à reproduction asexuée que Baumann et ses collègues ont étudié à l'Institut Stowers pour la recherche médicale des États-Unis à Kansas City, Missouri. Les lézards sont tous des femelles et parthénogénétiques, ce qui signifie que leurs œufs se développent en embryons sans fécondation.

Mais avant que les œufs ne se forment, a découvert l'équipe de Baumann, les cellules des femelles gagnent deux fois le nombre habituel de chromosomes pendant la méiose. Il en résulte une paire standard de chromosomes dérivés de deux ensembles de paires. Ainsi, les œufs obtiennent un nombre complet de chromosomes et une variété et une largeur génétiques (connues sous le nom d'hétérozygotie) rivalisant avec celles d'un lézard se reproduisant sexuellement.

Pourquoi cela se produit-il ? Parce qu'il y a longtemps, dit Baumann, les lézards du genre Aspidoscelis eu "un événement d'hybridation"&mdash c'est-à-dire que les femelles d'une espèce ont rompu la forme et se sont accouplées avec des mâles d'une autre espèce. Ces liaisons aberrantes ont donné aux whiptails une hétérozygotie robuste, qui a été préservée par la réplication identique et essentiellement le clonage qui se produit dans la reproduction asexuée. C'est un avantage de diversité génétique que les femelles d'aujourd'hui apprécient encore et se propagent.

Sans femelles, les lézards du genre Aspidoscelis, comme ce Whiptail du Nouveau-Mexique (Aspidoscelis neomexicana), se reproduisent de manière asexuée. Contrairement à d'autres animaux qui produisent de cette façon, cependant, leur ADN change de génération en génération.


Génie génétique 2.0 : un interrupteur marche-arrêt pour l'édition de gènes

Une nouvelle méthode CRISPR permet aux chercheurs de faire taire la plupart des gènes du génome humain sans altérer la séquence d'ADN sous-jacente, puis d'inverser les changements. Crédit : Jennifer Cook-Chrysos/Institut Whitehead

La nouvelle méthode CRISPR réversible peut contrôler l'expression des gènes tout en laissant la séquence d'ADN sous-jacente inchangée.

Au cours de la dernière décennie, le système d'édition de gènes CRISPR-Cas9 a révolutionné le génie génétique, permettant aux scientifiques d'apporter des modifications ciblées à l'ADN des organismes. Bien que le système puisse potentiellement être utile dans le traitement de diverses maladies, l'édition CRISPR-Cas9 consiste à couper des brins d'ADN, entraînant des modifications permanentes du matériel génétique de la cellule.

Maintenant, dans un article publié en ligne dans Cellule le 9 avril, des chercheurs décrivent une nouvelle technologie d'édition de gènes appelée CRISPRoff qui permet aux chercheurs de contrôler l'expression des gènes avec une spécificité élevée tout en laissant la séquence de l'ADN inchangée. Conçue par Jonathan Weissman, membre de l'Institut Whitehead, Luke Gilbert, professeur adjoint à l'Université de Californie à San Francisco, James Nuñez, postdoctorant du laboratoire Weissman et ses collaborateurs, la méthode est suffisamment stable pour être héritée par des centaines de divisions cellulaires et est également entièrement réversible.

"La grande histoire ici est que nous avons maintenant un outil simple qui peut faire taire la grande majorité des gènes", explique Weissman, qui est également professeur de biologie au MIT et chercheur au Howard Hughes Medical Institute. « Nous pouvons le faire pour plusieurs gènes en même temps sans aucun dommage à l'ADN, avec une grande homogénéité et d'une manière qui peut être inversée. C'est un excellent outil pour contrôler l'expression des gènes.

Le projet a été partiellement financé par une subvention de 2017 de la Defense Advanced Research Projects Agency pour créer un éditeur de gènes réversible. "Avance rapide de quatre ans [à partir de la subvention initiale], et CRISPRoff fonctionne enfin comme prévu d'une manière de science-fiction", déclare le co-auteur principal Gilbert. « C'est excitant de voir que cela fonctionne si bien dans la pratique. »

Génie génétique 2.0

Le système classique CRISPR-Cas9 utilise une protéine coupant l'ADN appelée Cas9 que l'on trouve dans les systèmes immunitaires bactériens. Le système peut cibler des gènes spécifiques dans les cellules humaines à l'aide d'un seul ARN guide, où les protéines Cas9 créent de minuscules cassures dans le brin d'ADN. Ensuite, les machines de réparation existantes de la cellule colmatent les trous.

Parce que ces méthodes modifient la séquence d'ADN sous-jacente, elles sont permanentes. De plus, leur dépendance aux mécanismes de réparation cellulaire « maison » signifie qu'il est difficile de limiter le résultat à un seul changement souhaité. "Aussi beau que soit CRISPR-Cas9, il transfère la réparation aux processus cellulaires naturels, qui sont complexes et multiformes", explique Weissman. “Il est très difficile de contrôler les résultats.”

C'est là que les chercheurs ont vu une opportunité pour un autre type d'éditeur de gènes - celui qui n'a pas modifié les séquences d'ADN elles-mêmes, mais a changé la façon dont elles étaient lues dans la cellule.

Ce type de modification est ce que les scientifiques appellent « épigénétique » - les gènes peuvent être réduits au silence ou activés en fonction de modifications chimiques du brin d'ADN. Les problèmes d'épigénétique d'une cellule sont responsables de nombreuses maladies humaines telles que le syndrome de l'X fragile et divers cancers, et peuvent être transmis de génération en génération.

Le silençage épigénétique des gènes fonctionne souvent par méthylation - l'ajout d'étiquettes chimiques à certains endroits du brin d'ADN - ce qui rend l'ADN inaccessible à l'ARN polymérase, l'enzyme qui lit l'information génétique dans la séquence d'ADN en transcrits d'ARN messager, qui peuvent finalement être les modèles pour les protéines.

Weissman et ses collaborateurs avaient déjà créé deux autres éditeurs épigénétiques appelés CRISPRi et CRISPRa – mais les deux étaient assortis d'une mise en garde. Pour qu'elles fonctionnent dans les cellules, les cellules devaient continuellement exprimer des protéines artificielles pour maintenir les changements.

« Avec cette nouvelle technologie CRISPRoff, vous pouvez [exprimer brièvement une protéine] pour écrire un programme qui est mémorisé et exécuté indéfiniment par la cellule », explique Gilbert. « Cela change la donne, alors maintenant vous écrivez essentiellement un changement qui se transmet par les divisions cellulaires - d'une certaine manière, nous pouvons apprendre à créer une version 2.0 de CRISPR-Cas9 qui est plus sûre et tout aussi efficace, et peut tout faire ces autres choses aussi.”

Construire le commutateur

Pour construire un éditeur épigénétique qui pourrait imiter la méthylation naturelle de l'ADN, les chercheurs ont créé une minuscule machine à protéines qui, guidée par de petits ARN, peut coller des groupes méthyle sur des points spécifiques du brin. Ces gènes méthylés sont ensuite « réduits au silence », ou désactivés, d'où le nom CRISPRoff.

Parce que la méthode ne modifie pas la séquence du brin d'ADN, les chercheurs peuvent inverser l'effet de silençage en utilisant des enzymes qui éliminent les groupes méthyle, une méthode qu'ils ont appelée CRISPRon.

En testant CRISPRoff dans différentes conditions, les chercheurs ont découvert quelques fonctionnalités intéressantes du nouveau système. D'une part, ils pourraient cibler la méthode sur la grande majorité des gènes du génome humain - et cela a fonctionné non seulement pour les gènes eux-mêmes, mais aussi pour d'autres régions de l'ADN qui contrôlent l'expression des gènes mais ne codent pas pour les protéines. « Ce fut un énorme choc, même pour nous, car nous pensions que cela ne s'appliquerait qu'à un sous-ensemble de gènes », déclare le premier auteur Nuñez.

De plus, étonnamment pour les chercheurs, CRISPRoff a même été capable de faire taire des gènes qui ne possédaient pas de grandes régions méthylées appelées îlots CpG, qui étaient auparavant considérées comme nécessaires à tout mécanisme de méthylation de l'ADN.

"Ce que l'on pensait avant ce travail, c'est que les 30 pour cent des gènes qui n'ont pas d'îlot CpG n'étaient pas contrôlés par la méthylation de l'ADN", explique Gilbert. « Mais nos travaux montrent clairement que vous n'avez pas besoin d'un îlot CpG pour désactiver les gènes par méthylation. Cela, pour moi, a été une surprise majeure.”

CRISPRoff en recherche et thérapie

Pour étudier le potentiel de CRISPRoff pour des applications pratiques, les scientifiques ont testé la méthode dans des cellules souches pluripotentes induites. Ce sont des cellules qui peuvent se transformer en d'innombrables types cellulaires dans le corps en fonction du cocktail de molécules auquel elles sont exposées, et sont donc de puissants modèles pour étudier le développement et la fonction de types cellulaires particuliers.

Les chercheurs ont choisi un gène à faire taire dans les cellules souches, puis les ont incitées à se transformer en cellules nerveuses appelées neurones. Lorsqu'ils ont recherché le même gène dans les neurones, ils ont découvert qu'il était resté silencieux dans 90 % des cellules, révélant que les cellules conservent une mémoire des modifications épigénétiques apportées par le système CRISPRoff même lorsqu'elles changent de type cellulaire.

Ils ont également sélectionné un gène à utiliser comme exemple de la façon dont CRISPRoff pourrait être appliqué à la thérapeutique : le gène qui code pour la protéine Tau, qui est impliquée dans la maladie d'Alzheimer. Après avoir testé la méthode dans les neurones, ils ont pu montrer que l'utilisation de CRISPRoff pouvait être utilisée pour réduire l'expression de Tau, mais pas complètement. "Ce que nous avons montré, c'est qu'il s'agit d'une stratégie viable pour faire taire Tau et empêcher l'expression de cette protéine", explique Weissman. “La question est, alors, comment livrez-vous cela à un adulte ? Et serait-ce vraiment suffisant pour impacter la maladie d'Alzheimer ? Ce sont de grandes questions ouvertes, en particulier la dernière.”

Même si CRISPRoff ne conduit pas à des thérapies contre la maladie d'Alzheimer, il pourrait potentiellement être appliqué à de nombreuses autres affections. Et tandis que la livraison à des tissus spécifiques reste un défi pour les technologies d'édition de gènes telles que CRISPRoff, « nous avons montré que vous pouvez le livrer de manière transitoire sous forme d'ADN ou d'ARN, la même technologie qui est à la base du vaccin contre les coronavirus Moderna et BioNTech. , dit Weissman.

Weissman, Gilbert et leurs collaborateurs sont également enthousiasmés par le potentiel de CRISPRoff pour la recherche. "Puisque nous pouvons maintenant en quelque sorte faire taire n'importe quelle partie du génome que nous voulons, c'est un excellent outil pour explorer la fonction du génome", explique Weissman.

De plus, disposer d'un système fiable pour modifier l'épigénétique d'une cellule pourrait aider les chercheurs à découvrir les mécanismes par lesquels les modifications épigénétiques sont transmises par les divisions cellulaires. "Je pense que notre outil nous permet vraiment de commencer à étudier le mécanisme de l'héritabilité, en particulier l'héritabilité épigénétique, qui est une énorme question dans les sciences biomédicales", déclare Nuñez.

Référence : « Mémoire transcriptionnelle programmable à l'échelle du génome par édition de l'épigénome basée sur CRISPR » par James K. Nuñez, Jin Chen, Greg C. Pommier, J. Zachery Cogan, Joseph M. Replogle, Carmen Adriaens, Gokul N. Ramadoss, Quanming Shi, King L. Hung, Avi J. Samelson, Angela N. Pogson, James YS Kim, Amanda Chung, Manuel D. Leonetti, Howard Y. Chang, Martin Kampmann, Bradley E. Bernstein, Volker Hovestadt, Luke A. Gilbert et Jonathan S. Weissman, 9 avril 2021, Cellule.
DOI : 10.1016/j.cell.2021.03.025

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4 Commentaires sur "Genetic Engineering 2.0: Un interrupteur marche-arrêt pour l'édition de gènes"

Cela pourrait aider des conditions comme la mienne (CMT1A) qui est causée par une surexpression du gène.

Babu G. Ranganathan*
(B.A. Bible/Biologie)

COMMENT L'ADN TRANSFORME-T-IL UNE CELLULE EN UN MOUTON, OU UN OISEAU, OU UN HUMAIN ?

Lorsque vous divisez un gâteau, le gâteau ne grossit jamais. Cependant, lorsque nous n'étions qu'une seule cellule et que cette cellule continuait à se diviser, nous nous sommes agrandis. Le nouveau matériel devait venir de quelque part. Ce nouveau matériau est venu de la nourriture.

Tout comme la séquence de diverses lettres et mots dans le langage humain communique un message et demande aux travailleurs de construire et d'assembler quelque chose, de même, la séquence de diverses molécules de notre ADN (nos gènes ou code génétique) a dirigé les molécules de nos mères. nourriture, que nous avons reçue dans l'utérus, pour devenir de nouvelles cellules, formant finalement tous les tissus et organes de notre corps.

Lorsque vous nourrissez un chat avec votre nourriture, l'ADN du chat dirigera les molécules de nourriture pour qu'elles deviennent les cellules, les tissus et les organes d'un chat, mais votre ADN transformera la même nourriture en cellules, tissus et organes humains.

Ce que nous appelons « gènes » sont en fait des segments de la molécule d'ADN. Lorsque vous comprendrez comment fonctionne votre ADN, vous comprendrez également comment les jaunes d'œufs peuvent se transformer en poulets. Lisez mon article Internet populaire : COMMENT EST-CE QUE MON ADN M'A FAIT ? Il suffit de googler le titre pour accéder à l'article.

Cet article vous donnera une bonne compréhension du fonctionnement de l'ADN, ainsi que du clonage et du génie génétique. Vous apprenez également que ce que l'on appelle l'ADN indésirable n'est pas du tout indésirable. Vous apprendrez pourquoi il n'est pas rationnel de croire que le code ADN a pu survenir par hasard. La science pointe (ne prouve pas, mais pointe) vers une cause intelligente pour le code ADN.

Qu'en est-il des similitudes génétiques et biologiques entre les espèces ? L'information génétique, comme d'autres formes d'information, ne peut pas arriver par hasard, il est donc plus logique de croire que les similitudes génétiques et biologiques entre toutes les formes de vie sont dues à un concepteur commun qui a conçu des fonctions similaires à des fins similaires. Cela ne signifie pas que toutes les formes de vie sont biologiquement liées ! Seules les similitudes génétiques au sein d'une espèce naturelle prouvent une relation car ce n'est qu'au sein d'une espèce naturelle que les membres peuvent se croiser et se reproduire.

La nature ne peut pas créer de code ADN à partir de zéro. Cela nécessite un code ADN déjà existant pour diriger et générer plus de code ADN ou un ingénieur génétique en laboratoire utilisant une conception intelligente et une technologie hautement sophistiquée pour créer le code ADN à partir de zéro. De plus, l'ARN/ADN et les protéines sont mutuellement dépendants (l'un ne peut pas exister sans les deux autres) et ne peuvent pas "survivre" ou fonctionner en dehors d'une cellule complète et vivante. Le code ADN doit son existence au premier ingénieur génétique – Dieu !

Les molécules de protéines nécessitent que divers acides aminés se réunissent dans un ordre précis, tout comme les lettres d'une phrase. S'ils ne sont pas dans le bon ordre, la protéine ne fonctionnera pas. L'ADN et l'ARN nécessitent que leurs divers acides nucléiques soient dans la bonne séquence.

De plus, il existe des acides aminés gauchers et droitiers et il existe des acides nucléiques gauchers et droitiers. Les molécules de protéines nécessitent que tous leurs acides aminés soient uniquement gauchers et dans le bon ordre. L'ADN et l'ARN nécessitent que tous leurs acides nucléiques soient droitiers et dans la bonne séquence. Il faudrait un miracle pour que l'ADN, l'ARN et les protéines surgissent par hasard !

Les mathématiciens ont dit que tout événement dans l'univers avec une probabilité de 10 à 50e puissance ou plus est impossible ! La probabilité qu'une molécule de protéine de taille moyenne (avec ses acides aminés dans la bonne séquence) apparaisse par hasard est de 10 à la puissance 65. Même la cellule la plus simple est composée de plusieurs millions de différentes molécules de protéines ainsi que d'ADN/ARN.

Le regretté grand scientifique britannique Sir Frederick Hoyle a calculé que les chances que même la cellule la plus simple naît par hasard sont de 10 à la 40 000ème puissance ! Quelle est la taille de celui-ci ? Considérez que le nombre total d'atomes dans notre univers est de 10 à la puissance 82.

De plus, le soi-disant « ADN indésirable » n'est pas indésirable. Bien que ces segments d'ADN non codants ne codent pas pour les protéines, ils se sont récemment avérés essentiels pour réguler l'expression des gènes (c'est-à-dire quand, où et comment les gènes sont exprimés, de sorte qu'ils ne le sont pas). 8220junk”). En outre, il existe des preuves que, dans certaines situations, ils peuvent coder pour des protéines grâce à l'utilisation par la cellule d'un mécanisme complexe de « transmission ».

Visitez mon dernier site Internet : THE SCIENCE SUPPORTING CREATION (Ce site répond à de nombreux arguments, anciens et nouveaux, qui ont été utilisés par les évolutionnistes pour étayer leur théorie)

Auteur de l'article Internet populaire, DOCTRINE TRADITIONNELLE DE L'ENFER ÉVOLUE À PARTIR DES RACINES GRECQUES

* J'ai donné des conférences réussies (avec une période de questions et réponses) défendant la création devant des professeurs de sciences évolutionnistes et des étudiants de divers collèges et universités. J'ai eu le privilège d'être reconnu dans la 24e édition de Marquis “Who’s Who in The East.”

On dirait que cela pourrait conduire à un remède contre la maladie génétique mortelle rare dont souffre mon petit-fils. Il a 6 ans et est GM1 de type 2. Veuillez trouver tous les liens. Et guéris ces précieux enfants qui sont les nôtres. Les prières de la science nous parviennent dès que possible avant que nous ne perdions mon petit-fils.

Cette technologie peut-elle être utilisée pour fabriquer des vaccins, espérons-le, sans aucun effet secondaire, comme un vaccin Covid19 sans effet secondaire à 100% réussi ! ?

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Un interrupteur marche-arrêt pour l'édition de gènes

Au cours de la dernière décennie, le système d'édition de gènes CRISPR-Cas9 a révolutionné le génie génétique, permettant aux scientifiques d'apporter des modifications ciblées à l'ADN des organismes. Bien que le système puisse potentiellement être utile dans le traitement de diverses maladies, l'édition CRISPR-Cas9 consiste à couper des brins d'ADN, entraînant des modifications permanentes du matériel génétique de la cellule.

Maintenant, dans un article publié en ligne dans Cellule le 9 avril, des chercheurs décrivent une nouvelle technologie d'édition de gènes appelée CRISPRoff qui permet aux chercheurs de contrôler l'expression des gènes avec une spécificité élevée tout en laissant la séquence de l'ADN inchangée. Conçue par Jonathan Weissman, membre de l'Institut Whitehead, Luke Gilbert, professeur adjoint à l'Université de Californie à San Francisco, James Nuñez, postdoctorant du laboratoire Weissman et ses collaborateurs, la méthode est suffisamment stable pour être transmise à travers des centaines de divisions cellulaires, et est également entièrement réversible.

"La grande histoire ici est que nous avons maintenant un outil simple qui peut faire taire la grande majorité des gènes", explique Weissman, qui est également professeur de biologie au MIT et chercheur au Howard Hughes Medical Institute. "Nous pouvons le faire pour plusieurs gènes en même temps sans aucun dommage à l'ADN, avec une grande homogénéité et d'une manière qui peut être inversée. C'est un excellent outil pour contrôler l'expression des gènes."

Le projet a été partiellement financé par une subvention de 2017 de la Defense Advanced Research Projects Agency pour créer un éditeur de gènes réversible. "Avance rapide de quatre ans [à partir de la subvention initiale], et CRISPRoff fonctionne enfin comme prévu d'une manière de science-fiction", déclare le co-auteur principal Gilbert. "C'est excitant de voir que cela fonctionne si bien dans la pratique."

Le système classique CRISPR-Cas9 utilise une protéine coupant l'ADN appelée Cas9 que l'on trouve dans les systèmes immunitaires bactériens. Le système peut cibler des gènes spécifiques dans les cellules humaines à l'aide d'un seul ARN guide, où les protéines Cas9 créent de minuscules cassures dans le brin d'ADN. Ensuite, la machinerie de réparation existante de la cellule colmate les trous.

Parce que ces méthodes modifient la séquence d'ADN sous-jacente, elles sont permanentes. De plus, leur dépendance à l'égard des mécanismes de réparation cellulaire "internes" signifie qu'il est difficile de limiter le résultat à un seul changement souhaité. "Aussi beau que soit CRISPR-Cas9, il transfère la réparation aux processus cellulaires naturels, qui sont complexes et multiformes", explique Weissman. "Il est très difficile de contrôler les résultats."

C'est là que les chercheurs ont vu une opportunité pour un autre type d'éditeur de gènes - un qui n'a pas modifié les séquences d'ADN elles-mêmes, mais a changé la façon dont elles étaient lues dans la cellule.

Ce type de modification est ce que les scientifiques appellent « épigénétique » - les gènes peuvent être réduits au silence ou activés en fonction de modifications chimiques du brin d'ADN. Les problèmes d'épigénétique d'une cellule sont responsables de nombreuses maladies humaines telles que le syndrome de l'X fragile et divers cancers, et peuvent être transmis de génération en génération.

Le silençage épigénétique des gènes fonctionne souvent par méthylation - l'ajout d'étiquettes chimiques à certains endroits du brin d'ADN - ce qui rend l'ADN inaccessible à l'ARN polymérase, l'enzyme qui lit l'information génétique dans la séquence d'ADN en transcrits d'ARN messager , qui peuvent finalement être les modèles de protéines.

Weissman et ses collaborateurs avaient précédemment créé deux autres éditeurs épigénétiques appelés CRISPRi et CRISPRa – mais les deux étaient assortis d'une mise en garde. Pour qu'elles fonctionnent dans les cellules, les cellules devaient continuellement exprimer des protéines artificielles pour maintenir les changements.

"Avec cette nouvelle technologie CRISPRoff, vous pouvez [exprimer brièvement une protéine] pour écrire un programme qui est mémorisé et exécuté indéfiniment par la cellule", explique Gilbert. "Cela change la donne, alors maintenant vous écrivez essentiellement un changement qui se transmet par divisions cellulaires - d'une certaine manière, nous pouvons apprendre à créer une version 2.0 de CRISPR-Cas9 qui est plus sûre et tout aussi efficace, et peut tout faire ces autres choses aussi."

Pour construire un éditeur épigénétique qui pourrait imiter la méthylation naturelle de l'ADN, les chercheurs ont créé une minuscule machine à protéines qui, guidée par de petits ARN, peut coller des groupes méthyle sur des points spécifiques du brin. Ces gènes méthylés sont ensuite « réduits au silence » ou désactivés, d'où le nom CRISPRoff.

Parce que la méthode ne modifie pas la séquence du brin d'ADN, les chercheurs peuvent inverser l'effet de silençage en utilisant des enzymes qui éliminent les groupes méthyle, une méthode qu'ils ont appelée CRISPRon.

En testant CRISPRoff dans différentes conditions, les chercheurs ont découvert quelques fonctionnalités intéressantes du nouveau système. D'une part, ils pourraient cibler la méthode sur la grande majorité des gènes du génome humain – et cela a fonctionné non seulement pour les gènes eux-mêmes, mais aussi pour d'autres régions de l'ADN qui contrôlent l'expression des gènes mais ne codent pas pour les protéines. "Ce fut un énorme choc, même pour nous, car nous pensions que cela ne serait applicable qu'à un sous-ensemble de gènes", déclare le premier auteur Nuñez.

Also, surprisingly to the researchers, CRISPRoff was even able to silence genes that did not have large methylated regions called CpG islands, which had previously been thought necessary to any DNA methylation mechanism.

"What was thought before this work was that the 30 percent of genes that do not have a CpG island were not controlled by DNA methylation," Gilbert says. "But our work clearly shows that you don't require a CpG island to turn genes off by methylation. That, to me, was a major surprise."

CRISPRoff in research and therapy

To investigate the potential of CRISPRoff for practical applications, the scientists tested the method in induced pluripotent stem cells. These are cells that can turn into countless cell types in the body depending on the cocktail of molecules they are exposed to, and thus are powerful models for studying the development and function of particular cell types.

The researchers chose a gene to silence in the stem cells, and then induced them to turn into nerve cells called neurons. When they looked for the same gene in the neurons, they discovered that it had remained silenced in 90 percent of the cells, revealing that cells retain a memory of epigenetic modifications made by the CRISPRoff system even as they change cell type.

They also selected one gene to use as an example of how CRISPRoff might be applied to therapeutics: the gene that codes for Tau protein, which is implicated in Alzheimer's disease. After testing the method in neurons, they were able to show that using CRISPRoff could be used to turn Tau expression down, although not entirely off. "What we showed is that this is a viable strategy for silencing Tau and preventing that protein from being expressed," Weissman says. "The question is, then, how do you deliver this to an adult? And would it really be enough to impact Alzheimer's? Those are big open questions, especially the latter."

Even if CRISPRoff does not lead to Alzheimer's therapies, there are many other conditions it could potentially be applied to. And while delivery to specific tissues remains a challenge for gene editing technologies such as CRISPRoff, "we showed that you can deliver it transiently as a DNA or as an RNA, the same technology that's the basis of the Moderna and BioNTech coronavirus vaccine," Weissman says.

Weissman, Gilbert, and collaborators are enthusiastic about the potential of CRISPRoff for research as well. "Since we now can sort of silence any part of the genome that we want, it's a great tool for exploring the function of the genome," Weissman says.

Plus, having a reliable system to alter a cell's epigenetics could help researchers learn the mechanisms by which epigenetic modifications are passed down through cell divisions. "I think our tool really allows us to begin to study the mechanism of heritability, especially epigenetic heritability, which is a huge question in the biomedical sciences," Nuñez says.

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SEXUAL REPRODUCTION

Many organisms that can reproduce asexually can also reproduce sexually. Bacteria and other single-celled organisms can also reproduce via a process called conjugation in which the genetic material of two individual cells is reshuffled to produce a third, new individual with a different set of genes than either of its parents. Plants, insects (such as aphids), and other animals (such as starfish), also reproduce sexually by producing sex cells, or gametes, which have only the same number of chromosomes as a normal cell. Gametes are produced in a process called meiosis, in which the pairs of chromosomes that typically inhabit each cell are split in half with each half being distributed to a new cell. Cells with half the normal number of chromosomes are called haploid cells. Sperm and eggs are the human versions of gametes. When two haploid cells merge, as they do in sexual reproduction, the result is a cell with two sets of chromosomes, just like most other cells.

Sexual reproduction is defined as including those processes that result in offspring whose genetic makeup differs from either parent. Sexual reproduction is often slower and more difficult than asexual reproduction and thus does not benefit small populations under difficult circumstances. Sexual reproduction does, however, have the advantage of producing genetic variety and renewal in populations, permitting bad genes to be eliminated and useful genes to be propagated by natural selection.

Sexual reproduction involves the fusing of two gametes. How those gametes get together occurs through a large variety of mechanisms and depends upon a number of factors, including hormones to help individuals produce gametes, the timing of fertilization, and how rich the environment is in which individuals try to survive. Many organisms, especially those living in aquatic environments such as fish, accomplish the fusion of gametes (eggs from females, sperm from males) outside of their bodies in the water. Females deposit eggs and males swim past the eggs releasing sperm into the water. Plants distribute sperm or pollen by means of a number of different vectors including insects, the wind, and birds, depositing it on the stamens of other plants of the same species. In many species, including reptiles and mammals, the male deposits sperm directly into the reproductive organs of the female during a process called sexual intercourse. The gametes fuse inside the female's body and then in some species emerge as eggs (as with birds) in a process called oviparity, or develop inside the mother's body with no connection to the mother as with guppies or snakes (called ovoviviparity), or in others as fetuses to a gestation site on the mother's body (as with marsupials), or are connected to the mother via a placenta in an organ called the uterus as with mammals.

When sperm and egg merge in sexual reproduction, they form a single cell called a zygote with genetic information from both parents. This zygote begins to split and multiply through mitosis into more cells through a process called cleavage. Cell cleavage forms a hollow ball of cells called a blastula, which begins the process of cell differentiation into three layers of cells, which will ultimately form the various organs, tissues, and structures of the fetus. These layers continue to differentiate through a process called organogenesis. One layer, the ectoderm, will form the skin, nervous system, and pituitary gland. The second, the mesoderm, will form the skeleton, muscles, circulatory system, bowels and bladder, and the reproductive organs. The third, the endoderm, forms the liver and the linings of most of the body's internal systems.

After a period of gestation inside the mother's body during which the single-celled zygote grows into a fully formed organism with gametes of its own, the fetus is born. Some infant species are almost completely able to care for themselves. Others, such as most birds and mammals, require an additional period of development and care. Most of these species require additional growth and development before they are able to reproduce in turn.


Regeneration and Polyploidy

Stentor is known for its amazing ability to regenerate. If its body is cut into many small pieces (anywhere from 64 to 100 segments, according to different sources), each piece can produce an entire Stentor. The piece must contain a portion of the macronucleus and the cell membrane in order to regenerate. This is not as unlikely a condition as it may sound. The macronucleus extends through the whole length of the cell and a membrane covers the entire cell.

The macronucleus exhibits polyploidy. The term “ploidy” means the number of sets of chromosomes in a cell. Human cells are diploid because they have two sets. Each of our chromosomes contains a partner bearing genes for the same characteristics. The Stentor macronucleus contains so many copies of chromosomes or segments of chromosomes (tens of thousands or higher, according to various researchers) that it&aposs highly likely that a small piece will contain the necessary genetic information to create a new individual.

Scientists have also observed that a Stentor has an amazing ability to repair damage to the cell membrane. The organism survives wounds that would most likely kill other ciliates and single-celled organisms. The cell membrane is often repaired and life appears to go on as normal for an injured Stentor, even when it has lost some of its internal contents through a wound.


Les code génétique is the information for linking amino acids into polypeptides in an order based on the base sequence of 3-base code words (codons) in a gene and its messenger RNA (mRNA). With a few exceptions (some prokaryotes, mitochondria, chloroplasts), the genetic code is universal &ndash it&rsquos the same in all organisms from viruses and bacteria to humans. The table of the Standard Universal Genetic Code on the next page shows the RNA version of triplet codons and their corresponding amino acids. There is a single codon for two amino acids (methionine and tryptophan), but two or more codons for each of the other 18 amino acids. For the latter reason, we say that the genetic code is degenerate. The three codons d'arrêt dans le Standard Genetic Code &lsquotell&rsquo ribosomes the location of the last amino acid to add to a polypeptide. The last amino acid itself can be any amino acid consistent with the function of the polypeptide being synthesized. However, evolution has selected AUG as the démarrer le codon for all polypeptides, regardless of function, as well as for the placement of methionine within a polypeptide. Thus, all polypeptides begin life with a methionine at their amino-terminal end. As we will see in more detail, the mRNA translation machine is the ribosome et le decoding device is tRNA. Each amino acid attaches to a tRNA whose short sequence contains a 3-base anticodon that is complementary to an mRNA codon. Enzymatic reactions catalyze the dehydration synthesis (condensation) reactions that link amino acids in peptide bonds in the order specified by codons in the mRNA.

The near-universality of the genetic code from bacteria to humans implies that the code originated early in evolution. It is probable that portions of the code were in place even before life began. Once in place however, the genetic code was highly constrained against evolutionary change. The degeneracy of the genetic code enabled and contributed to this constraint by permitting base many base changes that do not affect the amino acid encoded in a codon.

The near universality of the genetic code and its resistance to change are features of our genomes that allow us to compare gene and other DNA sequences to establish evolutionary relationships between organisms (species), groups of organisms (genus, family, order, etc.) and even individuals within a species.

In addition to constraints imposed by a universal genetic code, some organisms show codon bias, a recent constraint on which universal codons an organism uses. Codon bias is seen in organisms preferably use A-T rich codons, or in organisms that favor codons richer in G and C. Interestingly, codon bias in genes often accompanies corresponding genomic nucleotide bias. An organism with an AT codon bias may also have an AT-rich genome (likewise GC-rich codons in GC-rich genomes). You can recognize genome nucleotide bias in Chargaff&rsquos base ratios!

Finally, we often think of genetic information as genes for proteins. Obvious examples of non-coding genetic information include the genes for rRNAs and tRNAs, common to all organisms. The amount of these kinds of informational DNA (i.e., genes for polypeptides, tRNAs and rRNAs) as a proportion of total DNA can range across species, although it is higher in eukaryotes prokaryotes. Par exemple,

88% of the E. coli circular chromosome encodes polypeptides, while that figure is less


Structure of DNA

The building blocks of DNA are nucléotides. The important components of each nucleotide are a nitrogenous base, deoxyribose (5-carbon sugar), and a phosphate group (see Figure 2). Each nucleotide is named depending on its nitrogenous base. The nitrogenous base can be a purine, such as adenine (A) and guanine (G), or a pyrimidine, such as cytosine (C) and thymine (T). Uracil (U) is also a pyrimidine (as seen in Figure 2), but it only occurs in RNA, which we will talk more about later.

Figure 2. Each nucleotide is made up of a sugar, a phosphate group, and a nitrogenous base. Le sucre est le désoxyribose dans l'ADN et le ribose dans l'ARN.

The nucleotides combine with each other by covalent bonds known as liaisons phosphodiester or linkages. The phosphate residue is attached to the hydroxyl group of the 5&prime carbon of one sugar of one nucleotide and the hydroxyl group of the 3&prime carbon of the sugar of the next nucleotide, thereby forming a 5&prime-3&prime phosphodiester bond.

In the 1950s, Francis Crick et Jacques Watson worked together to determine the structure of DNA at the University of Cambridge, England. D'autres scientifiques comme Linus Pauling et Maurice Wilkins exploraient également activement ce domaine. Pauling had discovered the secondary structure of proteins using X-ray crystallography. In Wilkins&rsquo lab, researcher Rosalind Franklin was using X-ray diffraction methods to understand the structure of DNA. Watson and Crick were able to piece together the puzzle of the DNA molecule on the basis of Franklin&rsquos data because Crick had also studied X-ray diffraction (Figure 3). En 1962, James Watson, Francis Crick et Maurice Wilkins ont reçu le prix Nobel de médecine. Malheureusement, à ce moment-là, Franklin était décédé et les prix Nobel ne sont pas décernés à titre posthume.

Figure 3. The work of pioneering scientists (a) James Watson, Francis Crick, and Maclyn McCarty led to our present day understanding of DNA. Scientist Rosalind Franklin discovered (b) the X-ray diffraction pattern of DNA, which helped to elucidate its double helix structure. (credit a: modification of work by Marjorie McCarty, Public Library of Science)

Watson and Crick proposed that DNA is made up of two strands that are twisted around each other to form a right-handed helix. Appairage de base takes place between a purine and pyrimidine namely, A pairs with T and G pairs with C. Adenine and thymine are complementary base pairs, and cytosine and guanine are also complementary base pairs. The base pairs are stabilized by liaisons hydrogène l'adénine et la thymine forment deux liaisons hydrogène et la cytosine et la guanine forment trois liaisons hydrogène. The two strands are anti-parallel in nature that is, the 3&prime end of one strand faces the 5&prime end of the other strand. The sugar and phosphate of the nucleotides form the backbone of the structure, whereas the nitrogenous bases are stacked inside. Each base pair is separated from the other base pair by a distance of 0.34 nm, and each turn of the helix measures 3.4 nm. Therefore, ten base pairs are present per turn of the helix. The diameter of the DNA double helix is 2 nm, and it is uniform throughout. Only the pairing between a purine and pyrimidine can explain the uniform diameter. The twisting of the two strands around each other results in the formation of uniformly spaced major and minor grooves (Figure 4).

Figure 4. DNA has (a) a double helix structure and (b) phosphodiester bonds. The (c) major and minor grooves are binding sites for DNA binding proteins during processes such as transcription (the copying of RNA from DNA) and replication.


Chromosomal Abnormalities and Gene Mutation

Although DNA replications are mostly accurate, there are times when errors in replication occur, owing to alterations in the base gene sequence. These errors give rise to what is known as mutations. Changes in the chromosomal content of a cell, including errors in replication, DNA, and gene mutations can give rise to a number of medical conditions, like Down Syndrome. This does not mean that all chromosomal abnormalities will give rise to a disease. However, a parent with chromosomal abnormalities has higher chances of giving birth to a child with genetic disorders. There is hope though, with advances in genetic engineering for people with such conditions.

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The functions carried out by chromosomes form the very basis of life and its continuity. Chromosomes and genes are just the tip of the iceberg under the fascinating subject of genetics. They are being studied for decades to understand the makeup of human, animal, and plant structures. Genetics reveal the causes of ailments and disorders and also provide for their solution.

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