Une vision moléculaire de l'évolution
Le codon, en tant qu'unité de base codant pour un acide aminé simple, se compose de trois nucléotides. Une substitution appelée synonyme ou silencieuse dans cette unité n'a aucun effet sur l'acide aminé qu'elle code. Mais une substitution non-synonyme conduit à un changement au niveau de l'acide aminé et devrait donc avoir un rôle plus important la sélection et, à terme, dans l'évolution. Le projet REALISTIC CODON MODE (Biologically-motivated probabilistic evolutionary models and their use for genomic analyses) a œuvré au développement d'un modèle évolutif. Son objectif consistait à inverser l'hypothèse largement acceptée selon laquelle tous les taux de substitution synonymes sont les mêmes pour tous les sites de séquence. À l'aide du modèle mis au point, les chercheurs peuvent désormais déterminer les effets de la sélection au niveau du nucléotide. Relier la biologie évolutive et la génomique promet de mieux comprendre l'adaptation des espèces au niveau de la molécule. Lors de la première phase du projet, les chercheurs ont finalisé le modèle évolutif du codon. L'utilisation du modèle a indiqué qu'il y a une variation généralisée dans le taux de base du taux de substitution ADN/ARN en matière de données de codage de séquence des vertébrés. Cela reflète surtout les degrés de variation de la sélection au niveau du nucléotide. Les chercheurs du projet ont amélioré le modèle du codon et développé un modèle de mélange qui identifie les sites associés avec le caractère analysé. À l'aide de simulations, ils ont testé l'exactitude du nouveau modèle et découvert qu'elle augmente avec la quantité de données disponibles (par exemple la taille de l'arbre). Le modèle a été appliqué à l'évolution du génome du virus de l'immunodéficience humaine de type 1. Les chercheurs ont mis au point un outil validé pour prévoir les régions fonctionnelles dans l'ADN situé dans les régions codant pour des protéines. Par ailleurs, en observant le taux de mutations conservées synonymes Ks conservées, ils ont confirmé qu'il existe des régions de l'ADN qui n'ont pas de fonction mais qui se trouvent sous une pression de sélection, sans toutefois en connaître les raisons. Des expériences de mutagenèse pour l'une de ces régions du génome n'ont révélé aucun effet net sur la réplication du virus. Au cours de la période REALISTIC CODON MODE, 12 étudiants, cinq diplômés et trois post-doctorants ont acquis une expertise dans ce domaine. Les études connexes à l'université de Tel Aviv utilisant ces modèles évolutifs fondés sur la probabilité ont été présentées lors de nombreuses conférences internationales.
Mots‑clés
Évolution, sélection, codon, substitution, adaptation des espèces, modèle évolutif fondé sur la probabilité
