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Quel est le vrai mystère de la chiralité ?



  1. #1
    saint.112

    Quel est le vrai mystère de la chiralité ?


    ------

    Je viens de lire la denière news Le mystère de la chiralité du vivant demeure, mais voilà une piste... qui résonne comme un pavé dans la mare (1).

    Les organismes vivants utilisent des acides aminés à la chiralité bien définie. Ce choix est-il un accident historique ou bien repose-t-il sur les lois de la physique ? La réponse n'est pas tranchée.
    […]
    Bizarrement, les molécules employées par tous les êtres vivants sur Terre sont toujours d’un même type de chiralité.
    Corrigez-moi si je me trompe. J'ai lu il y a déjà un moment que le repliement des protéines en hélices et en feuillets ne pouvait avoir lieu qu'avec des acides aminés homochiraux. Avec des acides aminés racémiques le repliement n'a pas lieu correctement voire pas du tout. Sachant que les protéines tirent une grande partie de leurs propriétés de leur structure, et qu'un mauvais repliement est la cause de nombreuses pathologies, la question n'est pas de savoir pourquoi la biochimie est homochirale (sinon elle n'existerait pas), mais pourquoi les acides aminés sont lévogyres et les sucres dextrogyres. Étant donné que ça marcherait sans doute tout aussi bien dans un sens que dans l'autre, c'est un problème relativement anecdotique. La sélection d'un sens particulier a pu être relativement accidentelle et impossible à retrouver.

    Cet article parle donc d'un mystère qui n'en est plus un depuis longtemps.
    Me goure-je ?

    Nico

    1) Phrase lue il y a quelque temps et qui m'a beaucoup plu.

    -----
    Travailler dur n'a jamais tué personne, mais je préfère ne pas prendre de risques.

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  3. #2
    myoper
    Modérateur

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Citation Envoyé par saint.112 Voir le message
    Avec des acides aminés racémiques le repliement n'a pas lieu correctement voire pas du tout.
    Faut-il comprendre: avec un "mélange"* racémique d'acides aminés [...] ?




    * Guillemets car pléonasme.
    Dernière modification par myoper ; 01/12/2014 à 16h57.

  4. #3
    saint.112

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    En quelque sorte. Me suis-je mal exprimé ?
    Et sur le fond ?

    Nico
    Travailler dur n'a jamais tué personne, mais je préfère ne pas prendre de risques.

  5. #4
    Amanuensis

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    J'ai lu quelque part que la liaison peptidique ne pouvait se faire qu'entre acide aminés de même chiralité.

    Une confirmation, ou une référence sérieuse, et/ou une explication?
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  6. #5
    saint.112

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Citation Envoyé par Amanuensis Voir le message
    J'ai lu quelque part que la liaison peptidique ne pouvait se faire qu'entre acide aminés de même chiralité.
    Une confirmation, ou une référence sérieuse, et/ou une explication?
    J'ai fait une petite recherche Google et Wiki, je n'ai rien trouvé.
    Cela voudrait dire que l'homochiralité est obligatoire très en amont de la formation des protéines.
    Pour revenir à la question initiale, le repliement en feuillets et en hélices entre acides aminés homochiraux, une confirmation ?

    Nico
    Travailler dur n'a jamais tué personne, mais je préfère ne pas prendre de risques.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    vpharmaco
    Animateur Biologie

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Citation Envoyé par Amanuensis Voir le message
    J'ai lu quelque part que la liaison peptidique ne pouvait se faire qu'entre acide aminés de même chiralité.

    Une confirmation, ou une référence sérieuse, et/ou une explication?
    Désolé, seulement une infirmation
    Chimiquement rien n'empêche de faire une liaison peptidique entre des aa de configuration différentes. Les ribosomes (et toute la machinerie cellulaire) ont évolué pour faire coupler des AA de série L, mais on sait par exemple, par ingénierie cellulaire, introduire des AA de série D dans des protéines.
    On trouve également des AA de série D dans des peptides naturels (peptides non-ribosomaux).

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  10. #7
    saint.112

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Citation Envoyé par vpharmaco Voir le message
    Désolé, seulement une infirmation
    Chimiquement rien n'empêche de faire une liaison peptidique entre des aa de configuration différentes.
    OK, merci. Ça correspond à ce que j'avais lu il y a un moment : on pourrait faire des protéines racémiques. Je reviens donc à ma question de départ :
    Citation Envoyé par saint.112 Voir le message
    Corrigez-moi si je me trompe. J'ai lu il y a déjà un moment que le repliement des protéines en hélices et en feuillets ne pouvait avoir lieu qu'avec des acides aminés homochiraux. Avec des acides aminés racémiques le repliement n'a pas lieu correctement voire pas du tout. Sachant que les protéines tirent une grande partie de leurs propriétés de leur structure, et qu'un mauvais repliement est la cause de nombreuses pathologies, la question n'est pas de savoir pourquoi la biochimie est homochirale (sinon elle n'existerait pas), mais pourquoi les acides aminés sont lévogyres et les sucres dextrogyres.
    Nico
    Travailler dur n'a jamais tué personne, mais je préfère ne pas prendre de risques.

  11. #8
    vpharmaco
    Animateur Biologie

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    La phrase: "la biochimie est homochirale (sinon elle n'existerait pas)" doit je pense être nuancée: on peut construire des polymères avec des structures secondaires bien définies (des hélices, des coudes, etc...) avec des monomères achiraux. On n'aura pas forcément les mêmes structures secondaires que celles nos bonnes vieilles protéines, mais on pourrait imaginer une "autre" biochimie basée dessus

    Quant à savoir " pourquoi les acides aminés sont lévogyres et les sucres dextrogyres", à ma connaissance personne n'a la réponse
    Il me semble que l'hypothèse la plus communément admise est qu'à partir d'un système racémique, une forme chirale particulière a présenté des propriétés autocatalytiques à l'origine du vivant, et cette forme s'est amplifiée pour donner ce que l'on connait aujourd'hui.

    NB: Comme indiqué dans les commentaires de l'actu, il est faux de dire que les AA dans les protéines sont levogyres. Ils sont de configuration L suivant la convention de Fisher.
    Dernière modification par vpharmaco ; 03/12/2014 à 23h18.

  12. #9
    saint.112

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Citation Envoyé par vpharmaco Voir le message
    La phrase: "la biochimie est homochirale (sinon elle n'existerait pas)" doit je pense être nuancée: on peut construire des polymères avec des structures secondaires bien définies (des hélices, des coudes, etc...) avec des monomères achiraux. On n'aura pas forcément les mêmes structures secondaires que celles nos bonnes vieilles protéines, mais on pourrait imaginer une "autre" biochimie basée dessus
    Ce que j'avais retenu, à tort ou à raison, (d'un article dans La Recherche ou Pour la Science) c'est que le repliement ne serait pas correct et dans certains cas impossible et qu'il y aurait donc un nombre bien moins grand de conformations possibles, donc une biochimie bien moins riche et variée.
    De plus les interactions entre molécules énantiomères et entre molécules homochirales ne sont pas les mêmes.

    Citation Envoyé par vpharmaco Voir le message
    Quant à savoir " pourquoi les acides aminés sont lévogyres et les sucres dextrogyres", à ma connaissance personne n'a la réponse
    J'avais retenu que le choix était probablement arbitraire, c'est à dire que ça reviendrait au même quel que soit le sens, et que les sens que nous connaissons avaient été sans doute sélectionnés de manière tout à fait fortuite.
    Autrement dit, ce n'est pas un vrai problème dont toutes façons on n'aura jamais la solution.

    Citation Envoyé par vpharmaco Voir le message
    Il me semble que l'hypothèse la plus communément admise est qu'à partir d'un système racémique, une forme chirale particulière a présenté des propriétés autocatalytiques à l'origine du vivant, et cette forme s'est amplifiée pour donner ce que l'on connait aujourd'hui.
    OK, très intéressant.
    On lit parfois des hypothèses ou des pistes de recherche selon lesquelles l'origine de l'homochiralité pourrait venir d'un excès dans la synthèse naturelle de L sur D (puisqu'on trouve des AA dans l'espace).

    Citation Envoyé par vpharmaco Voir le message
    NB: Comme indiqué dans les commentaires de l'actu, il est faux de dire que les AA dans les protéines sont lévogyres. Ils sont de configuration L suivant la convention de Fisher.
    Qu'est-ce ça dire ?

    Nico
    Travailler dur n'a jamais tué personne, mais je préfère ne pas prendre de risques.

  13. #10
    vpharmaco
    Animateur Biologie

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Citation Envoyé par saint.112 Voir le message
    J'avais retenu que le choix était probablement arbitraire, c'est à dire que ça reviendrait au même quel que soit le sens, et que les sens que nous connaissons avaient été sans doute sélectionnés de manière tout à fait fortuite. Autrement dit, ce n'est pas un vrai problème dont toutes façons on n'aura jamais la solution.
    Tout à fait d'accord.
    Qu'est-ce ça dire ?
    Nico
    Les AA protéinergiques sont de configuration L, c'est à dire que les 4 substituants autour du carbone asymétrique ont la même orientation dans l'espace. Cela n'a pas de lien avec le pouvoir rotatoire des AA. Sur les 19 AA chiraux de configuration L qui constituent nos protéines, 9 sont dextrogyres et 10 sont levogyres (à 589 nm)

  14. #11
    Lansberg

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Bonjour,

    Citation Envoyé par vpharmaco Voir le message
    Quant à savoir " pourquoi les acides aminés sont lévogyres et les sucres dextrogyres", à ma connaissance personne n'a la réponse
    Il me semble que l'hypothèse la plus communément admise est qu'à partir d'un système racémique, une forme chirale particulière a présenté des propriétés autocatalytiques à l'origine du vivant, et cette forme s'est amplifiée pour donner ce que l'on connait aujourd'hui.
    On n'a pas encore de certitude absolue, mais l'origine astronomique est sérieusement envisagée. La polarisation de la lumière des étoiles pourrait privilégier la forme L.

    Quelques explications ici : http://www.futura-sciences.com/magaz...ite-vie-54152/

  15. #12
    Amanuensis

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Citation Envoyé par Lansberg Voir le message
    On n'a pas encore de certitude absolue, mais l'origine astronomique est sérieusement envisagée.
    Ce qui est assez curieux, du moins pour moi.

    Les acides aminés du vivant actuel sont tous "biosynthétisés", ils ne sont jamais d'origine "minérale".

    Leur orientation vient essentiellement de l'orientation des catalyseurs intervenant dans la fixation de l'ammoniac sur une molécule non aminée (comme la glutamine-synthétase par exemple).

    Il me paraît éminemment curieux de supposer que pendant une certaine période à l'origine de la vie la source d'acides aminés a été "minérale", sans que le proto-vivant ne les synthétise. Faudrait ensuite postuler une sélection des voies de synthèse dirigée par les acides aminés "minéraux".

    Mais bien plus gênant (pour moi) ce sont les très nombreuses hypothèses fortes derrière tout cela. En particulier, il y a une hypothèse cachée que les protéines aient été significatifs dès le début du processus du vivant. Ce qui est une hypothèse très forte, en compétition avec bien d'autres et en particulier celle d'un vivant à ARN, avec des ARN servant de catalyseurs.

    Et les composants de l'ARN, genre AMP, sont bien chiraux (à cause du ribose)! Suffit que la premier processus de biosynthèse passe par une unique étape de fixation de l'ammoniaque, et donc un catalyseur primordial pour cette fixation, pour que la chiralité des acides aminés biosynthétisés soit "fixée" (ce catalyseur est remplacé par un autre ensuite, mais en gardant la même chiralité pour l'acide aminé produit, par "compatibilité descendante"). La question est alors l'origine du catalyseur primordial...

    S'il faut choisir comme molécules clé dans le proto-vivant entre les acides aminés d'un côté, et les ribonucléotides et dérivées ou parents proches (comme l'ATP, la NADH, ...), et voir l'autre comme d'apparition secondaire, le choix des acides aminés est une hypothèse très forte.

    Bref, plutôt que s'occuper de l'origine des acides aminés "naturels", serait peut-être plus intéressant de s'intéresser à l'origine du processus de synthèse des acides aminés à partir de composants plus basiques, et à la nature des catalyseurs de fixation de l'ammoniaque sur un acide organique simple.
    Dernière modification par Amanuensis ; 04/12/2014 à 18h35.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

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  17. #13
    saint.112

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Citation Envoyé par Lansberg Voir le message
    On n'a pas encore de certitude absolue, mais l'origine astronomique est sérieusement envisagée. La polarisation de la lumière des étoiles pourrait privilégier la forme L.
    Quelques explications ici : http://www.futura-sciences.com/magaz...ite-vie-54152/
    Je vois ce type d'hypothèse de façon récurrente, particulièrement sur FS comme dans l'article que j'ai cité en premier (1). C'est ce à quoi je faisais allusion plus haut. Il me semble que le paradigme qu'il y a derrière serait que l'homochiralité serait en quelque sorte accidentelle et non structurelle. Il se trouverait ainsi qu'il y aurait un excès de quelques pour-cents d'un des énantiomères et cela aurait conduit, par une sorte de sélection naturelle, à la victoire du plus nombreux.
    Pour le béotien que je suis, le hic c'est que ça ne m'explique pourquoi le vivant est strictement homochiral et pourquoi une biochimie racémique ne marcherait pas.
    Pourquoi n'y aurait-il pas une simple différence de ratio entre L et D ?

    Il y a, à mes yeux, une similitude avec l'hypothèse de la soupe primitive. Il y aurait eu un vaste bouillon de culture plein de composés organiques prébiotiques, ajoutez à cela une source d'énergie quelconque telle que des éclairs. Des chaines chimiques se seraient allongées et finalement la mayonnaise aurait pris : cela aurait fait des êtres vivants. On peut ajouter à cela que quelques météorites particulièrement chargées en composés organiques auraient ensemencé le potage initial et vous avez l'explication de la vie. Quelques détails secondaires resteraient à expliquer, certes…
    N'est-ce pas un peu le triomphe de l'empirisme ?

    Nico

    1) Je dois dire que ce genre d'article me hérisse le poil. Son titre, alléchant, Nouvelle lumière sur l'énigme de la chiralité de la vie, laisse entendre qu'on a trouvé une solution. Or, ce n'est qu'une collection d'hypothèses sans le moindre début de confirmation expérimentale reposant sur le paradigme que les molécules de base du vivant seraient d'origine extra-terrestres. C'est du niveau de Science et Avenir.
    Travailler dur n'a jamais tué personne, mais je préfère ne pas prendre de risques.

  18. #14
    Amanuensis

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Citation Envoyé par saint.112 Voir le message
    Pourquoi n'y aurait-il pas une simple différence de ratio entre L et D ?
    Pour moi il y a deux questions différentes.

    L'une est pourquoi chaque sorte d'acide aminé est utilisé avec une seule chiralité dans les protéines (chiralité qui pourrait être différente d'une sorte d'acide aminé à une autre). C'est alors du même ordre que "pourquoi 21 acides aminés plutôt que 40 ou 200?" (je simplifie). Car les propriétés d'une protéine change si on remplace un acide aminé donné par sa version miroir: pour assurer la prédictibilité des propriété, faudrait traiter les deux versions comme des acides aminés distincts (et donc avoir la machinerie biochimique capable de gérer les deux versions indépendamment l'une de l'autre).

    L'autre question est pourquoi les vingt et quelques acides aminés utilisés dans les protéines ont tous la même orientation du carbone alpha. C'est surtout ce point là qui peut être surprenant. Mais qui s'expliquerait facilement si dans le temps la biosynthèse des acides aminés commençait toujours avec la même réaction de fixation de l'ammoniaque.
    Dernière modification par Amanuensis ; 04/12/2014 à 19h46.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  19. #15
    saint.112

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Je suppose que tu as bien compris que la question « Pourquoi n'y aurait-il pas une simple différence de ratio entre L et D ? » se posait à mon sens dans le cadre de l'hypothèse où l'excès de L sur D aurait été accidentel, du fait des conditions cosmiques ou autre.

    Je reviens sur ma question initiale : des protéines racémiques ne pouvant pas se replier de façon aussi variée et stable que des protéines chirales, une biochimie fondée sur celles-ci aurait été beaucoup plus performante. Ceci expliquerait sa sélection de façon plus pertinente que les hypothèses ad hoc citées plus haut.

    Me goure-je ?

    Corrigez-moi si je me trompe. La chimie du vivant n'a pas forcément choisi ce qui était le plus abondant et le plus disponible. Pour les éléments chimiques par exemple, l'hydrogène et l'oxygène se trouvent partout en masse, mais le carbone, le soufre et le calcium par exemple sont très peu abondants dans les océans. À l'inverse le silicium est très abondant et pratiquement pas utilisé par le vivant.
    Les éléments ont été sélectionnés pour leurs propriétés.

    Nico
    Travailler dur n'a jamais tué personne, mais je préfère ne pas prendre de risques.

  20. #16
    myoper
    Modérateur

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Citation Envoyé par saint.112 Voir le message
    Je reviens sur ma question initiale : des protéines racémiques ne pouvant pas se replier de façon aussi variée et stable que des protéines chirales, une biochimie fondée sur celles-ci aurait été beaucoup plus performante. Ceci expliquerait sa sélection de façon plus pertinente que les hypothèses ad hoc citées plus haut.
    A priori on peut dire seulement que ces protéines auraient des conformations différentes et peut être de façon plus variées et plus stable (rien n'indique que le repliement serait moins varié ou moins stable) mais simplement avec un résultat différent que celui constaté et peut être des protéines différentes pour des organismes différents (par contre, je ne comprends pas ce qui aurait été plus performant dans une biochimie avec des protéines composés d'un racémique d'AA ou achirales (à priori l'un n'entraine pas l'autre)).

  21. #17
    invite73192618

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Citation Envoyé par Amanuensis Voir le message
    Ppourquoi les vingt et quelques acides aminés utilisés dans les protéines ont tous la même orientation
    Je lis sur wikipedia que le portait est en fait beaucoup plus nuancé.
    Dernière modification par Jiav ; 05/12/2014 à 02h14.

  22. #18
    Geb

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Bonjour,

    Pour comprendre le problème, il suffit de lire les premières publications sur la question, de Louis Pasteur (1822-1895) par exemple.

    Un des premiers problèmes est qu'on a pas encore réalisé de synthèse chimique spontanée qui mène d'un mélange racémique à un mélange à 100 % homochiral. D'ailleurs, en 1898, Francis Japp a même déclaré que l'échec des chimistes était un motif pour en revenir à une certaine forme de vitalisme.

    Un autre parmi les problèmes identifiés, c'est que dans le modèle (dépassé à mon humble avis) de la "soupe chaude diluée" de Haldane, les acides aminés sont dans l'eau, et justement, dans l'eau les acides aminés se "racémisent" spontanément.

    D'ailleurs, un des chercheurs spécialisés dans les origines de la vie a proposé que cette racémisation spontanée servent à dater les fossiles :

    Amino acid racemization dating of fossil bones (Bada & Helfman, 1975).

    Enfin, entre la fin des années 1960 et le début des années 1970, on a pu établir que le centre actif du ribosome avait une structure en trois dimensions qui sélectionnait les acides aminés "gauches". Le problème s'est donc présenté de savoir comment le processus a été conservé, dans l'intervalle de temps entre la formation des premiers acides aminés et l'apparition d'un proto-ribosome capable de sélectionner les acides aminés. Sans compter qu'au début, le rôle du ribosome n'était peut-être pas le même qu'aujourd'hui.

    Aussi, certains chercheurs comme Michael Russell et James Milner-White, ont rappelés que des complexes d'acides aminés non-homochiraux de 3 à 6 résidus (et jusqu'à ~10 résidus) pouvaient catalyser des réactions chimiques et réaliser des "fonctions" supposées importantes à l'origine de la vie.

    C'est d'autant plus logique que dans la plupart des synthèses chimiques abiotiques, il n'y a que deux acides aminés largement majoritaires : la glycine et l'alanine. Il faut donc étudier l'étendue des "fonctions" que des courtes chaînes ou des "cycles" de 2 acides aminés différents sont "capables de faire". Or, Russell & Milner-White estiment que des complexes principalement constitués de ces deux acides aminés peuvent être de bons catalyseurs "primordiaux" :

    - Sites for phosphates and iron-sulfur thiolates in the first membranes: 3 to 6 residue anion-binding motifs (nests) (Milner-White & Russell, 2005)
    - Predicting the conformations of peptides and proteins in early evolution (Milner-White & Russell, 2008)
    - Inorganic complexes enabled the onset of life and oxygenic photosynthesis (Russell et al., 2008)
    - Functional capabilities of the earliest peptides and the emergence of life (Milner-White & Russell, 2011)
    - The Relevance of Peptides That Bind FeS Clusters, Phosphate Groups, Cations or Anions for Prebiotic Evolution (Milner-White, 2011)
    - A synthetic hexapeptide designed to resemble a proteinaceous p-loop nest is shown to bind inorganic phosphate (Bianchi et al., 2012)

    Mais comme tu l'as rappelé, la question est dès lors de savoir comment et quand (c'est-à-dire à partir de quel niveau de complexité) la transition a t-elle été nécessaire ?

    Cordialement.
    Dernière modification par Geb ; 05/12/2014 à 06h31.

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  24. #19
    Amanuensis

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Une question incidente:

    Les ribonucléides sont chirales (suffit de regarde la conformation du ribose et prendre son miroir). Est-ce que les ribonucléides d'une certaine sorte présentent toujours la même chiralité dans tout le vivant?

    En particulier, est-ce que tous les ATP du vivant ont la même chiralité? Ou une chiralité fortement dominante?

    Les textes que je trouve laisse penser que oui, on y voit indiqué que la forme présente dans le le vivant est surtout le D-ribose. On vérifie que la présentation usuelle d'un ribonucléide correspond à la configuration spatiale du β-D-ribofuranose.

    Confirmation?

    Et si c'est bien le cas, pourquoi tant de littérature sur la chiralité des acides aminés et si peu sur la chiralité des ribonucléides?
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  25. #20
    Amanuensis

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Citation Envoyé par Jiav Voir le message
    Je lis sur wikipedia que le portait est en fait beaucoup plus nuancé.
    Oui bien sûr. Mais on peut s'intéresser au "premier ordre" avant de s'intéresser aux nuances, tout en gardant en tête l'existence de ces nuances, bon antidote à des généralisations imprudentes.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  26. #21
    invite73192618

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Citation Envoyé par Amanuensis Voir le message
    Oui bien sûr. Mais on peut s'intéresser au "premier ordre" avant de s'intéresser aux nuances, tout en gardant en tête l'existence de ces nuances, bon antidote à des généralisations imprudentes.
    Ce n'était pas mon but de jouer les gardiens de la nuance. D'abord je voulais partager l'information (j'ignorais complètement que la forme droite était non négligeable), ensuite cela me semble au contraire apporter plusieurs informations significatives pour la question d'intérêt:
    -des formes d'AA droits biologiquement actifs existent
    -on les retrouve pour de nombreuses espèces phylogénétiquement éloignées
    -aucune impossibilité qu'ils soient inclus dans des chaines peptidiques fonctionnelles
    -l'état de l'art est qu'on ne sait pas vraiment quel pourcentage des AA est de forme droite vs gauche

    Cela me semble former un portrait très différent de la chiralité pour les sucres, ou le rapport est semble-t-il supérieur à 1015, c'est-à-dire que la forme gauche est FAAP biologiquement négligeable.

  27. #22
    Amanuensis

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Je pense utile de distinguer deux "problèmatiques".

    L'une est celle que tu soulignes, que je traduis caricaturalement en disant qu'il y a eu des généralisations abusives à propos des acides aminés D, et qu'on en revient de plus en plus.

    L'autre est celle de la prédominance bien marquée des acides aminés D dans les protéines dans le vivant.

    Et pour moi le sujet est le second, le premier ne venant pas y changer grand chose.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  28. #23
    Geb

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Citation Envoyé par Jiav Voir le message
    Je lis sur wikipedia que le portait est en fait beaucoup plus nuancé.
    Il faudrait nuancer l'intérêt de l'article de Wikipédia pour le sujet qui nous occupe.

    En ce qui me concerne, je ne connais aucun peptide contenant des acides aminés D qui serait fabriqué par des ribosomes. Il s'agit de synthèse non ribosomique dans le cas des antibiotiques naturels par exemple (bactériens ou autres). Il ne sont pas fabriqués par les ribosomes mais par de gros complexes protéiques indépendants.

    J'en avais touché un mot il y a près de 2 ans dans une autre discussion :

    protéines sans ribosomes

    Le fait est que, dans le cas de la Gramicidine S et de la Tyrocidine (parmi les premiers exemples connus et aussi les mieux étudiés), on a des décapeptides (soit dix résidus), donc une chaîne très petite, qui sont synthétisées par d'énormes complexes protéiques composés de 2 et 3 sous unités respectivement. Ces antibiotiques bactériens ont aussi la particularité de ne contenir qu'un seul acide aminé dextrogyre à l'extrémité de la chaîne : une phénylalanine.

    Dans le cadre de l'origine de la vie, je ne vois pas vraiment l'intérêt de ces acides aminés D anecdotiques, en tout cas pour l'instant.

    Cordialement.
    Dernière modification par Geb ; 05/12/2014 à 17h53.

  29. #24
    invite73192618

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Citation Envoyé par Amanuensis (par mp)
    Pour compléter ma dernière intervention, c'est plutôt une troisième problématique qui m'intrigue, qui est pourquoi on fait tant de foin à propos de la chiralité des protéines, et non de celles du glucose (ou sucres comme tu le cites) ou des ribonucléides.

    J'ai l'impression que c'est lié à ce que je vois comme un préjugé, portant sur l'importance initiale des acides aminés dans le vivant.

    Mon intuition (de non-professionnel) est que les protéines sont des "outils" apparus secondairement dans le vivant, les fonctions premières étant le métabolisme et la membrane. Or ceux-ci "dominés" par le phosphore et les ribonucléides.

    Avec une telle vue, le "mystère de la chiralité" des protéines est trivial: c'est juste une conséquence de la chiralité de molécules plus "primitives" comme les sucres ou les ribonucléides, et il faut déplacer la question d'un cran. (Au passage même les phospholipides de la membrane peuvent être chirales, si les deux chaînes lipidiques sont différentes--ce qui le cas usuel.)

    Une sorte de problème de poule et d'oeuf: les molécules du vivant (sucre, membrane, ribonucléides--dont ATP) sont-elles chirales parce les catalyseurs usuels sont des protéines composées essentiellement d'acides aminés d'une seule orientation? Ou au contraire les acides aminés ont une orientation particulières parce qu'à l'origine ils étaient synthétisés par des voies basées sur des molécules chirales?

    Le choix me semble relever d'idées pré-conçues sur l'origine du vivant, domaine encore très spéculatif.

    Bref, je ne comprends pas vraiment pourquoi cette focalisation sur les acides aminés... Cela ressemble fichtrement à un "faux problème", et l'invocation de l'espace et des météorites de la "folk science".

    Je dois me tromper quelque part, mais où???
    Je ne sais pas si je peux parler pour les biologistes (les vrais les tatoués), mais en me remémorant la joyeuse collection des sous-produits impliqués dans les voies métaboliques, cette différence de considération me semble très naturelle. Les acides aminés sont reconnus selon un système clef/serrure très spécifique. Si on avait deux orientations d'un même a.a., alors fonctionnellement ce serait plus ou moins équivalent à avoir deux a.a. différents, avec des fonctions différentes et une participation à des voies différentes. So, pourquoi pas? Pire, même en cas d'effet fondateur majeur, il ne semble y avoir aucune obstacle à ce que l'évolution produise des a.a. D. D'une certaine façon c'est cela qui n'est pas intuitif: il ne semble pas y avoir de mécanisme évident pour empêcher les a.a. D de se rendre utile.

    Au contraire, les sous-produits des sucres forment des réseaux de réactions biochimiques interconnectées dans lequel la plupart des espèces biochimiques sont communes à toutes sortes de voies métaboliques. Si les deux types L et D étaient également utilisés, cela impliquerait un dédoublement presque complet de la machinerie enzymatique, ou des mécanismes très sélectifs pour isoler les formes L. Il est très intuitif d'y voir une situation instable condamnant rapidement un de ces deux types de sucres, même sans aucun effet fondateur.

    Citation Envoyé par Amanuensis Voir le message
    Et pour moi le sujet est le second, le premier ne venant pas y changer grand chose.
    Citation Envoyé par Geb Voir le message
    je ne vois pas vraiment l'intérêt de ces acides aminés D anecdotiques
    Je dois mal m'exprimer, la pertinence me semblant évidente. Leur existence (non anecdotique justement!) nous permet d'exclure bon nombre d'hypothèses concernant la disproportion de D versus L. Non, ce n'est pas parce qu'ils ne peuvent pas avoir de fonction biologique (certains en ont). Non, ce n'est pas parce que la formation de chaîne peptidique est rendu impossible (la preuve, il en existe). Non, ce n'est pas uniquement par effet fondateur (il y a des cas de transfert horizontal). Par contre, Geb tu amènes un autre point très pertinent:

    Citation Envoyé par Geb Voir le message
    En ce qui me concerne, je ne connais aucun peptide contenant des acides aminés D qui serait fabriqué par des ribosomes. Il s'agit de synthèse non ribosomique dans le cas des antibiotiques naturels par exemple (bactériens ou autres). Il ne sont pas fabriqués par les ribosomes mais par de gros complexes protéiques indépendants.
    Il y en a, de façon indirecte (d'abord formation des aa sous forme L par les ribosomes, puis une enzyme convertit certains aa en leur forme D), mais l'absence de synthèse directe me semble effectivement un point clef: ce ne sont pas les a.a. D qui sont absents, ce sont les ribosomes capables de former des a.a de forme D.
    Dernière modification par Jiav ; 05/12/2014 à 20h19.

  30. Publicité
  31. #25
    Amanuensis

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Citation Envoyé par Jiav Voir le message
    Il y en a, de façon indirecte (d'abord formation des aa sous forme L par les ribosomes, puis une enzyme convertit certains aa en leur forme D), mais l'absence de synthèse directe me semble effectivement un point clef: ce ne sont pas les a.a. D qui sont absents, ce sont les ribosomes capables de former des a.a de forme D.
    Je ne dois pas bien comprendre la question discutée alors. Si on accepte que le point est que les ribosomes ne sont capables que de gérer la forme D, c'est la chiralité des ribosomes qui est à l'origine de la prédominance des AA D.

    Pourquoi alors parler d'une dissymétrie dans les météorites ???

    La troisième problématique dont je parle est bien celle-là: que vient faire dans cette histoire les AA de l'espace si l'explication est aussi simple que chiralité des ribosomes, elle-même inévitable si une seule forme des ribonucléides est mise en oeuvre?

    Quelqu'un pourrait-il fournir une jolie histoire rendant compte de tout cela?
    Dernière modification par Amanuensis ; 05/12/2014 à 20h34.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  32. #26
    JPL
    Responsable des forums

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Citation Envoyé par Jiav Voir le message
    ce ne sont pas les a.a. D qui sont absents, ce sont les ribosomes capables de former des a.a de forme D.
    Pas évident : la limitation peut se situer au niveau des ARN de transfert puisque ce sont eux qui font la liaison entre le code des ARNm et les acides aminés, donc qui assurent le décodage de l'ARNm.
    Rien ne sert de penser, il faut réfléchir avant - Pierre Dac

  33. #27
    Geb

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Citation Envoyé par JPL Voir le message
    Citation Envoyé par Jiav Voir le message
    ce ne sont pas les a.a. D qui sont absents, ce sont les ribosomes capables de former des a.a de forme D.
    Pas évident : la limitation peut se situer au niveau des ARN de transfert puisque ce sont eux qui font la liaison entre le code des ARNm et les acides aminés, donc qui assurent le décodage de l'ARNm.
    Je maintiens. Comme je l'ai mentionné auparavant dans cette discussion, ce serait le ribosome qui est en cause dans la conservation de l'homochiralité actuelle. Ci-après, je recopie le résumé d'une des publications les plus récentes à ce sujet :

    Homochiral Preference in Peptide Synthesis in Ribosome:  Role of Amino Terminal, Peptidyl Terminal, and U2620 (Thirumoorthy & Nandi, 2007)

    Experimental studies have shown that peptide synthesis in ribosome exhibits a homochiral preference. We present, for the first time, an analysis of the origin of the phenomenon using hybrid quantum chemical studies based on a model of peptidyl transferase center from the crystal structure of the ribosomal part of Haloarcula marismortui. The study quantitatively shows that the observed homochiral preference is due to the difference in the nonbonded interaction between amino acids at the A- and P-terminals as well as due to the difference in interaction with the U2620 residue. A major part of the discrimination comes from the variation of nonbonded interaction of rotating A-terminal during the approach of the former toward the P-terminal. The difference indicates that, during the rotatory motion between A- and P-terminals for the proximal positioning of the reactant for reaction to occur, the interaction for a L−L pair is far less repulsive compared to the same process for a D−L pair. The activation barriers for L−L and D−L pairs of the neutral state of phenylalanine leading to corresponding dipeptides are also compared. The corresponding difference in rate constants is 40-fold. The study provides an understanding of how preferred addition of L−L pairs of amino acids rather than D−L pairs leads to retention of homochirality in peptides.
    Ce qui signifie approximativement :

    "Des études expérimentales ont montré que la synthèse de peptides dans le ribosome montre une préférence homochirale. Nous présentons, pour la première fois, une analyse de l'origine du phénomène, utilisant des études de chimie quantique hybrides basées sur un modèle du centre de la peptidyl transférase à partir de la structure cristalline de la partie ribosomique de Haloarcula marismortui. L'étude montre quantitativement que la préférence homochirale observée est due à la différence dans l'interaction non liée entre les acides aminés aux terminaux A et P ainsi qu'à la différence dans l'interaction avec le résidu U2620. Une partie importante de la discrimination vient de la variation de l'interaction non liée du terminal A en rotation durant l'approche de ce dernier vers le terminal P. La différence indique que, durant le mouvement rotatoire entre les terminaux A et P pour le positionnement proximal du réactif pour que la réaction ait lieu, l'interaction dans le cas d'une paire L-L est beaucoup moins répulsive comparé au même processus dans le cas d'une paire D-L. Les barrières d'activation pour les paires L-L et D-L de l'état neutre de la phénylalanine menant aux dipeptides correspondants sont également comparées. La différence correspondante dans les constantes de vitesse est d'un facteur 40. L'étude fournit une compréhension de comment une addition préférentielle des paires L-L d'acides aminés plutôt que des paires D-L mène à la rétention de l'homochiralité dans les peptides".

    Malheureusement je n'ai aucun accès à cette publication.

    À noter que le fait que ce soit le ribosome qui maintienne l'homochiralité dans les organismes cellulaires actuels ne nous apprend rien sur l'origine et le maintien de l'homochiralité au cours de l'évolution moléculaire et jusqu'à l'apparition des premières formes de vie terrestres.

    Ça n'empêche pas certains chercheurs de penser, comme Amanuensis l'a suggéré, que ce sont les ribonucléotides qui étaient à l'origine de l'homochiralité à l'origine :

    RNA-directed amino acid homochirality (Bailey, 1998)

    Personnellement, je ne suis pas favorable à cette hypothèse, mais plutôt à celle de Søren Toxværd.

    Cordialement.
    Dernière modification par Geb ; 06/12/2014 à 05h05.

  34. #28
    Amanuensis

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Citation Envoyé par Geb Voir le message
    mais plutôt à celle de Søren Toxværd.
    C'est à dire?
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  35. #29
    Amanuensis

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Citation Envoyé par Geb Voir le message
    Ça n'empêche pas certains chercheurs de penser, comme Amanuensis l'a suggéré, que ce sont les ribonucléotides qui étaient à l'origine de l'homochiralité à l'origine
    Au passage, je ne suggère rien, je me contente de me poser des questions. Et l'article cité parle de l'ARN bien plus que des ribonucléotides. Mes questions portent peut-être plus sur les "petits" ribonucléotides, comme l'ATP par exemple que sur les polyribonucléotides (l'ARN).

    Et je n'ai pas la prétention d'être favorable à une hypothèse plus qu'une autre.
    Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.

  36. #30
    Geb

    Re : Quel est le vrai mystère de la chiralité ?

    Citation Envoyé par Amanuensis Voir le message
    Citation Envoyé par Geb Voir le message
    mais plutôt à celle de Søren Toxværd.
    C'est à dire?
    Voir ici :

    http://forums.futura-sciences.com/bi...ml#post4611840

    Je te suggère particulièrement, évidemment, les brouillons de certaines de ses publications disponibles en libre accès sur internet (2005a, 2005b, 2009, 2013).

    Bonne lecture.
    Dernière modification par Geb ; 06/12/2014 à 05h43.

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