Cette question est peut-être de savoir si les régions entre les gènes parfois appelées «ADN indésirable» ont une fonction.

Dans le génome humain, sur environ 5 milliards de bases , il y a quelque chose comme 20 à 30 000 gènes qui occupent peut-être des dizaines de millions de paires de bases, selon la façon dont vous les compte . 1% de tout l'ADN humain est le chiffre commun.

Il est parfois demandé comme si les biologistes pensaient généralement que cela n'avait aucune utilité, mais en fait c'est un sujet de recherche, et peu estiment qu'il n'a aucune fonction évolutionnaire ou biologique.

Certaines des utilisations les plus courantes de l'ADN intergénique chez les eucaryotes (les bactéries sont un sujet entièrement différent avec des réponses très différentes.

• Régulation transcriptionnelle

En dehors des séquences codantes du gène, il peut y avoir un ensemble étendu de liaisons pour les protéines qui régulent le gène. Dans cet article de la figure 1, la célèbre séquence régulatrice de ENDO16 est peut être vue sur la figure 1. Comme vous pouvez le voir pour almoat 2000 bp, il existe de nombreux sites de liaison pour de nombreux types de promoteurs et de facteurs inhibiteurs, ainsi que des facteurs qui peuvent épisser le gène de diverses manières.

Si je me souviens bien, ENDO16 ne s'allume que pendant une brève période dans le développement de l'oursin et il est donc très étroitement contrôlé, ce qui signifie qu'il a beaucoup d'éléments de régulation en amont, contrôlant la transcription. C'est l'un des gènes les plus étudiés de manière exhaustive et le croient en avoir la plupart. D'autres gènes humains que j'ai vus en parcourant la littérature médicale ont vu 20k b sont nécessaires pour reproduire la régulation d'un gène. Pourtant, tout cela pourrait au mieux tripler la quantité d'ADN activement impliquée.

• Centromères et télomères La physiologie des chromosomes a de grandes régions comme le mentionne Deniz sont nécessaires pour la reproduction cellulaire et pour le développement. Chez les animaux (comme les humains), les régions sont dépourvues de gènes transcrits et peuvent représenter 10 à 15% de la longueur du génome (je regarde cela à partir du navigateur de génome de l'UCSC sur chr21 - dans certains organismes comme la levure, le centromère ne peut être que quelques-uns cent paires de bases. Donc, de toute façon, nous allons quelque part maintenant!

• Gènes non traduits. Il y a beaucoup de morceaux d'ADN qui peuvent être copiés dans l'ARN et ne fonctionnent pas comme des modèles pour les protéines. Certains disent qu'il y a beaucoup de ces trucs. L'opinion typique est qu'il y a quelques milliers de ces sortes de bêtes connues, et les humains en auraient actuellement environ 1 500. Un petit ajustement dans le nombre de gènes, mais ils sont là quand même.

• Sites de liaison et d'organisation de la chromatine Bien que les centromères soient des endroits où la chromatine se lie, les différentes familles de protéines qui lient l'ADN et les enrouler dans des bobines enroulées organisées considérées comme des bobines de fil téléphonique pour former le nucléosome, ce qui en fait Les chromosomes ressemblent aux petits hommes de bâton que vous voyez dans les manuels. La chromatine peut bobiner à peu près n'importe quel type d'ADN, mais semble avoir une préférence pour les régions qui sont aux extrémités des gènes. Ils peuvent être modifiés par des enzymes (acylés, méthylés) pour moduler leur affinité pour certaines classes de séquence d'ADN. C'est un sujet de recherche brûlant. La capacité de l'ARN polymérase à trouver la transcription d'un gène n'est pas bonne si elle est enroulée sur la chromatine et bien que ce ne soit pas une liaison précise comme un facteur de transcription, la liaison et la régulation de la chromatine doivent être grandement affectées par les changements dans la distance entre les gènes et les séquences d'ADN qui entourent un gène pour des milliers de paires de bases, ce qui est l'une des principales différences entre les espèces.

De tous les systèmes biologiques (du moins que je connaisse), celui-ci représente la séquence d'ADN la plus volumineuse et est probablement aussi lié à la différence entre les différentes espèces que les facteurs de transcription et est presque certainement un système plus ancien de régulation génétique, si vous y pensez.

• Les variations de nombre de copies et les régions répétitives juste une note d'accompagnement, mais des séquences de répétition petites et très longues peuvent apparaître dans les régions intergéniques ainsi qu'à l'intérieur d'une limite de gène pour expliquer certaines des différences entre les individus . ils peuvent être assez courts ou assez longs.

Espérons que cela vous aidera?

Cela dépend de ce que vous entendez par "non codant".

Il y a des éléments structurels dans les télomères centromères d'& - bien que l'ADN ne code pas pour les protéines, il contribue à la structure tridimensionnelle de le chromosome.

L'ADN «non codant» peut également agir comme substrat de liaison pour de nombreuses protéines: facteurs de transcription, amplificateurs, protéines histones; et donc contrôler la régulation indirectement par ces intermédiaires.

Les régions promotrices en amont des régions transcrites / traduites sont les commutateurs / cadrans de contrôle combinatoire de notre génome et ont une importance réglementaire énorme.

L'ADN non codant agit également comme des répertoires d'ADN mobile éléments, qui permettent une évolution rapide / "plasticité" en copiant les exons d'&pasting autour (transductions L1) ou en les copiant dans les régions codantes & les interrompant.

Enfin, ils peuvent agir comme le bac à sable de l'évolution: les régions non codantes qui ne sont pas génétiquement liées à des régions fonctionnelles sont très susceptibles de ne pas souffrir d'une sélection purificatrice, elles peuvent donc agir comme des modèles d'évolution aléatoire - où le la grande majorité des mutations n'aura aucun impact positif ou négatif. Cela permet d'explorer de toutes nouvelles combinaisons, qui peuvent alors devenir de nouveaux exons / miARN / régions régulatrices ou être mélangées dans d'autres régions pour activer de nouvelles fonctionnalités.

Par programmable, je suppose que vous entendez qu'il contient des informations ou peut être modifié en réponse à une entrée ou à un stimulus. La réponse est «non» pour les deux. Eh bien, en quelque sorte.

L'ADN non codant contient-il des informations? Par définition, non. Il y a probablement de nombreuses régions du génome qui semblent ne pas avoir d'informations, seulement plus tard pour contenir des introns, des éléments de régulation tels que des amplificateurs, des éléments de frontière, des MAR / SAR, des sites de ciblage, etc. Même des tests fonctionnels (comme la suppression du région) peut ne rien révéler parce que les effets peuvent être mineurs, ou seulement évidents dans des conditions spéciales. Mais sans doute, si vous supprimez une région et que cela a un effet sur l'organisme, alors ce n'est pas vraiment un ADN non codant, c'est juste que vous n'avez pas vu le codage avant.

Quant à ce dernier, peut il a changé, la réponse est à nouveau «non», ou du moins «apparemment non». Les régions intergéniques (ces segments d'ADN qui ne contiennent pas de régions transcrites évidentes ou caractérisées ou leurs éléments de contrôle) sont très stables entre les organismes et même entre les espèces. Ils semblent avoir un taux de mutation attendu pour ne pas avoir d'informations, et donc libres de muter lentement sans être balayés. Il n'y a aucune preuve (pour autant que je sache) qu'une région du génome ait été délibérément modifiée, à l'exception d'une poignée de gènes spécifiques dont la régulation est contrôlée par une entaille de l'ADN ou quelque chose du genre.

Peut-être que je Je manque votre question, étant biologiste et ne sachant pas vraiment ce qu'est une "machine de Turing". Si j'ai mal compris, veuillez clarifier.

Je suis très surpris que personne n'ait mentionné le domaine de l'informatique ADN. C'est la preuve par Leonard Adleman et Richard Lipton que vous pouvez calculer avec des molécules d'ADN.

Dans l'article d'Adleman, ils présentent une expérience pour résoudre une instance du problème du voyageur de commerce. Parce que ce problème est dans NP, on peut dire que l'ADN est complet.

Article d'Adleman

Pour une compréhension plus approfondie, voir

La nature s'est plutôt bien débrouillée dans le domaine du calcul formel. À tel point que nous essayons toujours de garder le rythme.

Quant à votre question, cela dépend de votre définition de «ADN non codant».

En général, l'ADN ainsi que les machines en charge de sa maintenance sont Turing-complets à plusieurs égards. Regardez, par exemple, l'existence d'éléments génétiques mobiles: certains d'entre eux sont des «sous-programmes» codant pour les transcriptases inverses qui à leur tour sont capables de reproduire le programme original. Je dois noter que pour faire cela avec un formalisme complet de Turing comme le lambda-calcul, eh bien, vous devez faire un programme assez long et compliqué: http://crpit.com/confpapers/CRPITV26Larkin.pdf. Et le calcul lambda est "plus facile" que les machines de Turing nues, ce qui signifie que vous pouvez écrire des programmes plus courts qu'avec des machines de Turing pour faire la même chose. Donc, mon argument (en quelque sorte spécieux) est que toute machine d'information du monde réel capable de s'auto-répliquer est avec une forte probabilité équivalente à une machine de Turing.

Il se trouve que la caractéristique essentielle des éléments génétiques mobiles est d'assurer leur survie, c'est probablement la raison pour laquelle nous n'avons pas trouvé un fragment d'ADN capable de faire quelque chose d'aussi intéressant que le calcul de la racine carrée.

Si vous faites référence à la partie de l'ADN qui ne peut rien faire du tout, eh bien, pour parler des machines de Turing et du calcul, vous avez besoin d'un moyen par lequel certaines "données" peuvent être "interprétées" comme un programme. Un morceau d'ADN totalement inerte ne remplit pas ce rôle, par définition.

Permettez-moi de répondre à votre question en la scindant en deux parties:

L'ADN peut-il être utilisé comme support programmable (= bande) pour la machine de Turing?

La réponse est OUI.

À partir de l'article de rupture de Shapiro et al. dans Nature, suivi d'un autre excellent article de Parker, il existe de nombreuses publications scientifiques sur la façon d'utiliser l'ADN pour l'informatique. Malheureusement, ces résultats ne sont toujours pas applicables pour les calculs classiques et les ordinateurs ADN ne remplaceront guère les ordinateurs normaux dans un avenir proche.

Un ADN indésirable peut-il fonctionner comme une machine de Turing?

Il existe un principe connu en informatique appelé "Junk In, Junk Out". Idem dans le cas de l'ADN - il existe un moyen d'utiliser l'ADN indésirable pour l'informatique, mais le résultat du calcul sera également pour la plupart indésirable: tant que nous ne savons pas à quoi sert cet ADN, et ce n'est pas le cas. semblent fonctionner comme une machine de Turing seule, il n'est guère possible d'obtenir quelque chose de raisonnable en exécutant cet ADN sur une machine turin ...