Tracer l’évolution des protéines à l’origine de la vie

Regarder des centaines de millions d’années dans le passé d’une protéine avec Alphafold pour en savoir plus sur les débuts de la vie elle-même

Pedro Beltrao est un généticien chez ETH Zurich en Suisse. Il partage son histoire Alphafold.

En tant que scientifique, je suis intéressé par nos différences.

Plus précisément, je suis intéressé par la façon dont ces différences se produisent. Bien qu’il existe de nombreuses personnes qui travaillent sur la façon dont les changements dans l’ADN entraînent des changements dans nos traits – de la prédisposition à certaines maladies, par exemple, ou pourquoi certaines personnes sont plus grandes que d’autres – notre recherche examine pourquoi cela se produit.

En fin de compte, ce que nous aimerions avoir, c’est un modèle qui nous dit exactement comment une personne va changer, ou quels traits ils auront, s’il transporte une mutation dans une position particulière dans son ADN.

Il y a un long chemin à parcourir pour construire cela.

La première couche consiste à découvrir quelles mutations dans l’ADN ne font rien pour créer un changement. Pour ce faire, vous devez demander: cela a-t-il un impact sur les protéines ou non? Ensuite, comme les protéines travaillent ensemble pour remplir des fonctions, nous devons savoir comment cela fonctionne et comment ces fonctions se présentent elles-mêmes. Cela pourrait signifier différentes choses selon que nous envisageons une cellule cérébrale ou une cellule rénale ou une cellule cutanée. Bien sûr, chaque organe est également différent. Il existe de nombreuses progressions et variables à comprendre, d’une seule mutation à une protéine, un groupe de protéines, le tissu cellulaire lui-même, puis en déterminant comment tout l’organisme se comporte.

Avant Alphafold, nous avions des structures protéiques pour les protéines et les complexes individuels – probablement environ 5% des paires qui interagissent avaient une structure connue, par exemple. Maintenant, cela change rapidement. De plus, nous avons maintenant une occasion passionnante d’étudier l’évolution des protéines dans l’origine de la vie.

Cette partie de nos recherches que je trouve particulièrement excitante. Lorsque nous voulons remonter le temps pour regarder l’évolution, la façon dont nous le faisons couramment est de comparer les séquences entre les protéines dans différentes espèces. Ce faisant, nous pouvons essayer de deviner à quoi ressemblait cette séquence dans le passé évolutif.

Sans structures de protéines, nous ne pouvons aller si loin que dans le temps: il arrive un moment où nous perdons la confiance dans la façon dont les choses ressemblaient à des centaines de millions d’années. En utilisant Alphafold et en comparant la forme tridimensionnelle des protéines, il conserve le signal pendant un temps prolongé car la structure 3D des protéines est conservée plus longtemps que la séquence qui code cette forme.

En conséquence, nous pouvons désormais retracer l’évolution des protéines à travers des périodes plus longues de l’échelle de temps évolutive et plus probablement à quoi ressemblait la première cellule ancestrale en regardant à quoi ressemblaient les protéines depuis des centaines de millions d’années dans le passé.

Souvent, en sciences, vous avez ces accumulations de changements progressifs, où de nouvelles technologies ou méthodes ou systèmes s’accumulent au fil du temps, ou évoluent lentement. Et de temps en temps, vous avez des moments de transformation. Il ne fait aucun doute qu’Alphafold a déclenché un temps de transformation. C’est incroyablement excitant. Nous avons maintenant l’occasion d’en savoir beaucoup sur la biologie humaine et sur les origines de la vie elle-même.