EAU ET BIOLOGIE (7) : Le cytoplasme cellulaire, un réseau structuré de protéines et d'eau

Dans un article de 2006, intitulé “The Cytomatrix as a Cooperative System of Macromolecular and Water Networks”, “le biophysicien, V. A. Shepherd, construit la trame conceptuelle relative à la nature de la matrice intracellulaire, pensée comme un réseau très structuré de protéines et d’eau.

Un modèle d’une grande actualité, 10 ans après…

https://www.researchgate.net/publication/6809251_The_Cytomatrix_as_a_Cooperative_System_of_Macromolecular_and_Water_Networks 

Plan de la publication :

I. Introduction

A. Is Life Inseparable from Water?

II. The Organized Cytoplasmic Protein Network

A. Historical Development

B. Spatial Organization of the Cytoplasmic Network

C. Origin of the Cytoplasmic Network

D. Fractal Nature of the Cytoplasmic Network

E. Organized Metabolism and the Cytoplasmic Network

F. Organized Metabolism in Chloroplasts, Mitochondria, and Procaryotes

G. Organized Metabolism as a Small‐World Network

III. The Cytoplasmic Water Network

A. Liquid Water as an Interconnected H‐Bonded Network

B. Structurally Conserved Water

C. Theories of Cooperative Water‐Ion‐Protein Systems

IV. Conclusions

References

Résumé de la publication :

L'eau a été qualifiée par Szent-Gyorgi de «substance, matrice, mère et médium de la vie. '' Ce chapitre examine les deux aspects de son assertion. Beaucoup d’astrobiologistes font valoir qu’une partie, sinon la totalité, de l'eau de la Terre provient de bombardements cométaires.

La glace de type amorphe des comètes pourrait avoir facilitée l’organisation des complexes de molécules organiques, en servant d’amorce à l’évolution prébiotique. Selon la théorie Gaïa, la Terre conserve son eau afin de permettre l’activité biologique. La cytomatrice cellulaire (ou bactérienne) est une trame matricielle de protéines incluant le cytosquelette, un réseau superstructurel omniprésent et holistique qui intègre les voies métaboliques. Les enzymes des voies métaboliques sont structurés en agrégats supramoléculaires (métabolons) associés au cytosquelette et/ou aux membranes. Les intermédiaires métaboliques sont organisés en microcanaux par les métabolons sans être dans une phase aqueuse «ordinaire» (bulk water). Plutôt que d'être libres en solution, même les ions essentiels de signalisation sont probablement regroupés en association avec la cytomatrice. Les chloroplastes et les mitochondries, comme les bactéries et les archées, contiennent également un réseau lié au cytosquelette, des métabolons et des métabolites canalisés.

Le métabolisme des eucaryotes est mathématiquement un réseau sans échelle ou un micro réseau. Les agrégats enzymatiques d'origine bactérienne sont incorporés d’une manière similaire à l’architecture archéenne (archées). La cellule eucaryotique peut résulter d’une série d’endosymbioses, une chimère. Le cytoplasme des cellules est composé d'environ 80% d'eau.

L'eau est sans conteste un élément structurel conservé de protéines, essentiel pour leur repliement, leur spécificité, les liaisons de ligands, et la catalyse enzymatique. La vaste littérature de l'eau cellulaire organisée a considéré depuis longtemps que la cytomatrice et l'eau cellulaire constituent un système, un continuum, ou une gestalt. Des alternatives existent aux explications traditionnelles de potentiels électriques cellulaires, de canaux ioniques, des enzymes et de la fonction motrice des protéines, en termes de coopération d'ordre élevé de systèmes d'ions, d'eau et de macromolécules. Ce chapitre décrit quelques-uns des concepts importants de l’organisation de l'eau cellulaire, incluant l'eau vicinale, la théorie des réseaux, l’hypothèse de la théorie de l’association-induction, la théorie des ondes de clusters, les théories de transition phase gel, et les théories du polymorphisme de l'eau à faible et à haute densité.