Comment Gene Circuits stocke les informations

L'une des grandes énigmes de la biologie cellulaire est de savoir comment l'information est stockée, traitée et transmise de génération en génération au niveau biochimique.

Le mécanisme de loin le plus connu est la séquence de nucléotides dans l'ADN. Cependant, ces dernières années, un certain nombre d'autres mécanismes de stockage de données sont apparus, appelés processus épigénétiques, et leur rôle fait l'objet d'un débat acharné. Par exemple, le motif des groupes méthyle attachés à l'ADN semble être un système de stockage de données important, tout comme les modifications apportées aux protéines qui contrôlent la façon dont l'ADN est emballé.

Aujourd'hui, Georg Fritz de l'Université de Cologne et quelques copains ont proposé une nouvelle idée. Ils disent qu'un simple réseau de gènes peut agir comme une mémoire conditionnelle, qui stocke ou ignore les informations lorsqu'on lui dit de le faire. Le circuit se comporte de manière similaire à une bascule de données dans un circuit électronique, c'est-à-dire qu'il lit et stocke un signal d'entrée uniquement lorsqu'il est conditionné à le faire par une commande de lecture, disons le groupe.

Ce circuit de mémoire est essentiellement une version modifiée de l'interrupteur à bascule génétique bien connu qui se compose de deux gènes se réprimant mutuellement et peut exister dans l'un des deux états. La différence est que ce circuit est contrôlé par la concentration d'une autre protéine. À des concentrations élevées, le circuit est amorcé pour stocker des données sous la forme d'une autre protéine. À de faibles concentrations, le circuit ignore ce qui se passe. Cela donne une couche supplémentaire de contrôle sur le simple interrupteur à bascule.

Il s'agit d'une conception très simple qui a le potentiel d'exécuter une logique complexe. En effet, Fritz et ses collègues montrent comment de tels commutateurs peuvent se combiner pour faire exactement cela. Il s'agit d'une logique séquentielle qui dépend de manière cruciale de l'historique des signaux d'entrée (par opposition à la logique combinatoire qui ne dépend que des signaux d'entrée présents).

C'est potentiellement très important. La mémoire conditionnelle permettrait alors aux cellules de manipuler les informations collectées dans différentes conditions à différents moments, disent Fritz et co. En fait, c'est exactement ce genre de comportement qui est observé dans certains types de cellules. Nous avons examiné un exemple de comportement cellulaire apparemment intelligent qui possède exactement cette propriété.

Fritz et ses collègues vont même jusqu'à déterminer les propriétés qu'un circuit de mémoire conditionnelle devrait avoir. Il devrait être capable de répondre aux changements de l'environnement sur une échelle de temps d'environ 30 minutes tout en étant capable de stocker des informations sur de nombreuses générations de cellules.

Mais voici le hic : le travail de Fritz est entièrement théorique et cela soulève une question intéressante et importante. Les circuits de mémoire conditionnelle existent-ils réellement dans de vrais réseaux génétiques ? Personne ne sait.

Ils pourraient facilement et un travail assez simple devrait révéler leur présence. S'ils ne se présentent pas, ce sera aussi intéressant. Cela signifiera que la nature a trouvé un défaut crucial dans cette conception de circuit ou une meilleure façon de stocker des informations.

Le temps se cherche.

Réf : arxiv.org/abs/q-bio/0701011 : Conception d'une logique de transcription séquentielle : un circuit génétique simple pour la mémoire conditionnelle

cacher