#Cell #Escherichiacoli #repliement #chromosomes Interconnexion de la qualité des solvants, de la transcription et du repliement des chromosomes chez Escherichia coli

 

DNA = ADN
Effective poor solvent = Solvant à faible efficacité
DNA compaction = Compactage de l'ADN
Chromosomal domain organization = Organisation des domaines chromosomiques
Ribosome spatial heterogeneity = Hétérogénéité spatiale du ribosome
Transcription = Transcription
DNA/RNA segregation = Ségrégation entre ADN et ARN

Toutes les cellules replient leur génome, y compris les cellules bactériennes, où le chromosome est compacté en un maillage organisé en domaines appelé nucléoïde. La manière dont le compactage et l'organisation du domaine surviennent n'est pas entièrement comprise. Ici, nous décrivons une méthode pour estimer la taille de maille moyenne du nucléoïde chez Escherichia coli. En utilisant des estimations de taille de maille nucléoïde et de concentration d'ADN, nous constatons que le cytoplasme se comporte comme un mauvais solvant pour le chromosome lorsque la cellule est considérée comme une simple solution de polymère semi-dilué. Les simulations de Monte Carlo suggèrent qu'un mauvais solvant entraîne un compactage des chromosomes et une hétérogénéité de la densité de l'ADN (c'est-à-dire la formation de domaines) à une concentration physiologique d'ADN. La microscopie à fluorescence révèle que la densité d'ADN hétérogène est en corrélation négative avec la densité de ribosomes dans le nucléoïde, conformément aux données obtenues par cryotomographie électronique. Les expériences sur les médicaments, ainsi que les observations passées, suggèrent l'hypothèse que les ARN contribuent aux effets de solvant médiocres, reliant le compactage des chromosomes et la formation de domaines à la transcription et à l'organisation intracellulaire. Yingjie Xiang, et al, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 28 juin 2021

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#Cell #paysagetraductionnel #cœur #homme Le Paysage Traductionnel du Cœur Humain

Novel microproteins = Nouvelles microprotéines
lncRNAs = ARNs non codants de grande taille
circRNAs = ARNs circulaires
Protein truncating variants = variants codant pour des protéines tronquées
Heart failure (DCM) vs Control = Insuffisance cardiaque (Cardiomyopathie Dilatée) versus Controle
Transcription = Transcription
Translation = Traduction

L’expression génique dans les tissus humains ont été d’abord été étudiés au niveau transcriptionnel, négligeant la régulation traductionnelle. 

Ici, nous analysons les translatomes de 80 cœurs humains pour identifier les nouveaux éléments traductionnels et quantifier l’effet de la régulation traductionnelle. Nous montrons l’important contrôle traductionnel de l’expression des gènes cardiaques, qui sont orchestrés d’une manière processus-spécifique. La traduction en aval des variants producteurs de protéines tronquées génératrices de pathologies apparaît survenir fréquemment, suggérant une terminaison inefficace de la traduction. Nous identifions des centaines de microprotéines non détectées auparavant, exprimées à partir des lncRNAs et des circRNAs, dont nous validons les produits protéiques in vivo. La traduction des microprotéines n’est pas circonscrite au cœur ; elles produit également de nombreuses microprotéines constituant les translatomes de reins et de foies humains. Nous associons ces microprotéines avec de divers processus cellulaires et compartiments et trouvons que beaucoup se localisent dans la mitochondrie. De plus, des douzaines de microprotéines sont traduites à partir de lncRNAs pourvus de fonctions non-codantes bien caractérisées, indiquant l’existence d’une biologie précédemment méconnue. Sebastiaan van Heesch, et al, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 30 mai 2019

lncRNA = ARN non codant de grande taille

circRNA = ARN circulaire

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#Cell #ADNmitochondrial #transcription La transcription de l’ADN mitochondrial et sa régulation : Perspective Evolutionnaire

Carte Génétique de Codage. Éléments non codants et régulateurs de l’ADNmt humain. Les gènes codés par l’ADN mitochondrial humain (ADNmt) sont annotés et divisés selon la localisation de leur brin d’ADNmt : le brin lourd (cercle extérieur) ou le brin léger (cercle intérieur). Les gènes codant pour des protéines sont colorés selon la protéine de phosphorylation oxydative qui leur est associée. Les régions équipées de cadres de lecture ouvert se chevauchant (c’est-à-dire entre ND4 et ND4L, et ATP6 et ATP8) sont indiquées en couleur plus sombre. Les gènes d’ARN ribosomal (ARNr) sont colorés en vert clair. Les gènes d’ARN de transfert (ARNt) indiqués par des triangles ouverts, sont indiqués selon le code en une lettre de l’acide aminé correspondant. Les transcrits non codants sont désignés en gris. La principale région non-codante d’ADNmt, la boucle D (segment orange), montre qu’elle englobe les deux brins d’ADNmt. Les éléments régulateurs connus ainsi que les sites de liaisons protéiques sont indiqués en noir, alors que les éléments non-canoniques sont indiqués en bleu. CSB, blocs de séquences conservées ; TAS, séquence de terminaison-associée ; TP, site de pause de la transcription nouvellement découvert (…). Les flèches indiquent l’orientation de l’origine de la réplication par brin (OriH, OriL), de même que celle des promoteurs (HSP1, HSP2, et LSP). Le complexe d’initiation de la transcription (POLRMT, TFAM, et TFB2M) est indiqué par des nuages de couleur marron.     

Contrairement à ce que soutient le point de vue classique, selon lequel la transcription de l’ADN mitochondrial (ADNmt) est soumis à régulation, non seulement par des facteurs dédiés, mais aussi par des éléments régulateurs connus de la transcription nucléaire.

Cela suggère que, bien que l’emplacement du système de régulation de l’ADNmt soit extérieur au noyau, la séquence progénitrice procaryote des mitochondries s’est adaptée à l’environnement de régulation de son hôte pour permettre, de fait, une co-régulation.

Les éléments régulateurs de la transcription de l’ADNmt ne sont pas confinés aux régions non codantes et peuvent également être présents au niveau des gènes. Ainsi, le réarrangement de grande ampleur de l’ADNmt, à savoir les insertions, délétions, inversions qui surviennent au cours de l’évolution, pourraient avoir altéré l’orientation desdits éléments et de ce fait, affecter la transcription. Bien que la régulation de la transcription de l’ADNmt chez les mammifères soit semblable à celle prévalant chez l’homme, elle peut diverger considérablement dans d'autres cas. Gilad Barshad, et al, dans Trends in Genetics, publication en ligne en avant-première, 23 juin 2018

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#Cell #ARNm #transcrit #méiose Changements omniprésents de niveaux de protéines contrôlés par la commutation d’isoformes de transcrits au cours de la méiose

Transcription Factor = Facteur de Transcription
Canonical mRNAs = ARNms canoniques
Long Undecoded Transcipt Isoform (LUTI) = Isoforme de Transcrit Long Non Décodé
ORF = Cadre de Lecture Ouvert

Afin de mieux comprendre les mécanismes de régulation génique qui programment les processus développementaux, nous avons effectué des mesures simultanées d’ARN messagers (ARNm) au niveau du génome entier, de traduction et de protéines. A notre grande surprise, nous avons relevé que les niveaux de centaines d’ARNm sont anti-corrélés avec leurs produits protéiques correspondants. Nous montrons que, plutôt que de d’émerger à partir de formes canoniques de contrôle de régulation génique, dans au moins 380 cas similaires ou plus, concernant autrement dit 8% de tous les gènes mesurés, implique une commutation régulée sur le plan temporel entre la production d’un transcrit pouvant être traduit en protéine et une isoforme allongée en son extrémité 5’, qui n’est pas efficacement traduisible en protéine. Par ce mécanisme très étendu de modulation des niveaux de protéine (…), un facteur de transcription unique est apte à activer de manière coordonnée et réprimer la synthèse de protéines pour un échantillon distinct de gènes. Cette distinction n’est pas basée sur l’état de l’ARNm (actif ou inactif) mais plutôt sur le type de transcrit produit. Ze Cheng, et al, dans Cell, publié en ligne le 22 février 2018

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#trendsincellbiology #poresnucléaires #gènes #transcription Complexes formant des pores nucléaires: un échafaudage pour le développement de la transcription?

Complexes formant des pores nucléaires (NPC) en tant qu’échafaudages de régulation pour le développement de l’expression des gènes. (A) Modèle de régulation de la protéine des pores nucléaires 210 (Nup210) de Mef2C. Dans les myoblastes, l’expression de Nup210 recrute Mef2C par l’intermédiaire de l’interaction avec la protéine adaptatrice Trip6. Mef3C se lie aux activateurs associés aux gènes cruciaux pour le développement en activant leur expression. (B) La régulation hypothétique opérée par Nup210 sur les gènes neuraux. Nup210 est requise pour la différenciation des cellules neurales progénitrices ; et, de la même façon que pour le développement musculaire, elle pourrait fonctionner comme échafaudage de recrutement des facteurs de transcription des gènes associés aux NPC, impliqués dans la différenciation neurale.      

Les complexes formant des pores nucléaires (NPCs) présentent un rôle reconnu de longue date - bien que peu compris - dans la régulation de la transcription. Récemment, Raices et al. ont débattu, dans les pages de Developmental Cell,  à propos du rôle d’échafaudage de recrutement du facteur de transcription Mef2C auprès du NPC, promouvant ce faisant la transcription des gènes NPC-associés au cours du développement musculaire.  Atsushi Satomura, Jason H. Brickner, dans Trends in Cell Biology, publication en ligne en avant-première, 19 juillet 2017

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#Cell #N6-Méthyldéoxyadénosine #Chlamydomonas N6-Méthyldéoxyadénosine comme marqueur des sites actifs d’initiation de la transcription chez Chlamydomonas

La méthylation sur la N⁶-adénine se distribue dans le génome de Chlamydomonas d’une manière distincte des marqueurs cytosine méthyl, plus étudiée, et est associée à l’initiation de la transcription de gènes actifs.  

N⁶-Méthyldéoxyadénosine (6mA ou m⁶A) est une modification préservée de l’ADN, des procaryotes aux eucaryotes. Ladite modification de l’ADN est très répandue chez les bactéries et agit aussi bien dans la réparation des mésappariements de l’ADN que dans la ségrégation chromosomique et la régulation de la virulence. En revanche, la distribution et la fonction de 6mA chez les eucaryotes reste peu claire. Ici, nous présentons une analyse complète de la variété du « paysage » 6mA dans le génome du Chlamydomonas, en utilisant d’autres approches de séquençage. Nous avons identifié une modification de 6mA dans 84% des gènes de Chlamydomonas. Nous avons trouvé que Chlamydomonas se localise principalement dans les dinucléotides ApT autour des sites d’initiation de la transcription (TSS) en affectant une distribution bimodale et révèle, ce faisant, sa fonction de marqueur de gènes en activité. Un schéma périodique de 6mA a aussi été observé en basse résolution, qui est associé à une distribution de nucléosomes à proximité du TSS, suggérant un rôle possible dans le positionnement du nucléosome. La cartographie nouvelle de 6mA, à l’échelle du génome et sa distribution unique au sein du génome de Chlamydomonas suggère un rôle de régulateur potentiel de l’expression de 6mA chez les organismes eucaryotes. Guoqiang Zhang et al, dans Cell, publication en ligne en avant-première, 30 avril 2015

Source iconographique, légendaire, rédactionnelle : Science Direct / Traduction et adaptation : NZ  

#Cell #blastula #génomezygotique #ADN #ARN #réplication #transcription Activation du génome zygotique opérant la régulation des points de contrôle du cycle de réplication de l’ADN au stade mi-blastula

La transition mère - zygote, se déroulant au cours du développement précoce, a pour résultat un effet de conflit entre le recrutement d'une ARN polymérase de novo et la réplication en cours de l'ADN. Le point de contrôle de la réplication fonctionne, dans ce contexte, comme un mécanisme de rétrocontrôle sur la force motrice du déroulement des étapes précoces du remodelage du cycle cellulaire, en réponse à une transcription cellulaire augmentée. 

Une caractéristique conservée du stade mi-blastula (MBT) est la nécessité d’un point de contrôle de la réplication de l’ADN pour la coordination du remodelage du cycle cellulaire (de la chromatine cellulaire notamment -ndt*-) et de l’activation du génome zygotique (ZGA). Nous avons poursuivi des investigations sur la nature de la médiation de ce point de contrôle, au cours de l’embryogénèse chez Drosophila. Nous en arrivons à affirmer que l’amplitude de l’action opérée au point de contrôle est fonction de la quantité d’ADN engagée dans le processus de transcription. La mesure de la liaison de l’ARN polymérase II (Pol II) à des intervalles de 20 minutes dans le déroulement du ZGA révèle que ledit point de contrôle coïncide avec le recrutement de novo de Pol II qui précède ZGA , et qu’elle ne requière pas de point de contrôle fonctionnel.  Ce recrutement représente la force motrice présidant au ralentissement ou au blocage de la réplication de l’ADN au niveau des loci transcriptionnellement impliqués. La réduction du recrutement de Pol II chez des formes mutantes de zelda diminue le blocage de la réplication et abolit simultanément la nécessité d’un point de contrôle fonctionnel. Ce qui précède suggère l’existence d’un modèle selon lequel le point de contrôle fonctionne comme un mécanisme de rétrocontrôle négatif de remodelage du cycle cellulaire, en réponse à un ZGA naissant. Shelby A. Blythe, Eric F. Wieschaus, dans Cell, publication en ligne en avant – première, 5 mars 2015

*ndt=note du traducteur

Source : Science Direct / Traduction et adaptation : NZ

Médiation de la circularisation des exons par des séquences complémentaires

Le phénomène d'appariement compétitif entre les séquences d'ARN est soumis à médiation par des séquences complémentaires d'introns adjacents; ce processus soumet à régulation l'efficacité de circularisation des exons et la circulation alternative.
Source iconographique et légendaire:http://www.sciencedirect.com/science/journal/aip/00928674 

La circularisation des exons a été identifiée sur de nombreux loci de génome de mammifères, mais les mécanismes détaillés de leur biogénèse reste énigmatique. À l’aide d’approches sur génome entier et sur ARN circularisé, nous démontrons que la circularisation des exons est dépendante des séquences complémentaires d’introns adjacents. De telles séquences montrent des distributions et des changements évolutionnaires rapides, montrant ainsi que la circularisation des exons est un processus dynamique sur le plan évolutif. Il est frappant toutefois de remarquer que l’efficacité de circularisation des exons est soumise au phénomène d’appariement compétitif de séquences d’ARN entre introns adjacents ou entre introns pris individuellement. De plus, l’alternative à la formation d’unités de répétition inversées de paires Alu et la compétition entre elles peut mener à une circularisation alternative, résultant en la formation de transcrits multiples d’ARN circulaire codés un gène unique. Collectivement, la circularisation des exons médiée par des séquences complémentaires d’introns humains et leur potentiel de générer des produits alternatifs de circularisation sont des phénomènes amplifiant encore la complexité de la régulation post-transcriptionnelle* chez les mammifères. Xiao-Ou Zhang et al, dans Cell, publication en ligne en avant – première, 18 septembre 2014

*de l’expression des gènes (rajoût du traducteur)

Source : Science Direct / Traduction et adaptation : NZ 

Indications structurelles relatives à l’initiation de la transcription par la RNA polymérase II

L’initiation de la transcription sur un promoteur humain implique plusieurs facteurs de transcription, connus sous les noms de TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH et TFIIJ en plus de la RNA polymérase II elle-même.

Au centre de ce mécanisme initial, il y a l’association de TBP, la sous-unité reconnaissant le DNA du facteur TFIID, avec la boîte TATA du promoteur. L’adjonction successive de TFIIB et de RAP30, petite sous-unité de TFIIF, sont ensuite nécessaires pour la fixation de la polymérase et déterminent à la fois le brin transcrit et le sens de la transcription. A ce complexe DNA-TFIID-TFIIB-RAP30-polymérase II, s’ajoutent encore successivement la grand sous-unité de TFIIF (RAP74), TFIIE et TFIIH. Alors la transcription peut commencer si les ribonucléosides substrats sont présents.

Le complexe d’initiation de la transcription recouvre une séquence d’environ 100 nucléotides du brin antisens du DNA. TFIIH provoque l’ouverture et le déroulement partiel de la double hélice à cet endroit.

La transcription commence à environ 22 nucléotides de la boîte TATA en direction opposée à celle des éléments GC-CAAT et se poursuit en remontant le brin antisens en direction de son extrémité 5’.

La formation de ce complexe est activée ou inhibée par les facteurs trans-régulateurs liés aux séquences cis-régulatrices du même promoteur.

Source iconographique et légendaire: http://www.chups.jussieu.fr/polys/biochimie/BMbioch/POLY.Chp.4.12.html

La régulation de la transcription est l’une des étapes les plus importantes dans le contrôle de l’identité, de la croissance, de la différentiation et du développement cellulaires. Beaucoup de voies de signalisation contrôlant ces processus ciblent les mécanismes fondamentaux à la base de la transcription ; qui, pour ce qui est des gènes codant pour des protéines, sont représentés par la l’ARN polymérase II (Pol II) et les facteurs généraux de transcription (GTFs). De nouvelles études sur la structure, les mécanismes d’assemblage de base et des modes d’interaction avec les complexes promoteurs et activateurs de l’ADN fournissent des éclairages très importants sur les étapes précoces des processus d’initiation, de liaison au niveau du génome entier, et sur la conservation des mécanismes concernant les Pols nucléaires et archéales. Ici, nous passons en revue les récents développements par la dissection de l’architecture du la machinerie Pol II de base, en nous concentrant sur les étapes précoces et soumises à régulation de l’initiation de la transcription. Sebastian Grünberg et Steven Hahn, dans Trends in Biochemical Sciences – 1018, publication en ligne en avant – première, 11 octobre 2013

Source : Science Direct / Traduction et adaptation : NZ

Connexion du métabolisme cellulaire aux horloges biologiques internes

Synchronisation du système circadien et ses différentes voies afférentes (photiques versus non photiques). In Annales Françaises d'Anesthésie et de Réanimation Volume 29, Issue 6, June 2010, Pages 470-477
Source iconographique et légendaire: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0750765810002236

L’horloge biologique interne est un est un dispositif cellulaire de mesure du temps, permettant aux organismes de contrôler leur comportement et leur physiologie autour de l’alternance jour – nuit. Chez les êtres humains, une distorsion de l’horloge biologique interne par rapport à son environnement, est synonyme d’altération de la santé, notamment troubles métaboliques et cancers. Dans les modèles actuels d’oscillation circadienne, les boucles de régulation transcription-traduction (BRTTs) sont considérées comme un mécanisme cardinal de contrôle du rythme intracellulaire. La découverte de nombreuses boucles cytosoliques ont étendu le modèle BRTT à la physiologie cellulaire toute entière. Cependant, de récentes études ont mis en évidence des rythmes métaboliques indépendants de tout mécanisme d’expression génique ; remettant en question ce faisant le modèle BRTT comme unique mécanisme cellulaire de mesure du temps. Ainsi, le moment est venu de réétudier ces modèles d’horloge interne en profondeur dans un contexte cellulaire plus vaste afin d’intégrer ses composantes génétiques, cytosoliques et métaboliques. Guillaume Rey and Akhilesh B. Reddy, in Trends in Cell Biology, online 5 February 2013, in press

Source: Science Direct / Traduction et adaptation: NZ

Intéractions entre la réparation de l’ADN et la transcription: des structures aux mécanismes

Rad 51, protéine clé de la RH, fréquemment surexprimée dans les cellules cancéreuses, est  à l'origine de la résistance aux radio et chimio - thérapies anticancéreuses. (...). Rad 51 constitue ainsi une cible potentielle dans la lutte contre le cancer.  Dans ce contexte, notre équipe cherche à mieux comprendre le mécanisme moléculaire des différentes étapes de l'activité recombinase afin de développer des inhibiteurs de Rad 51. Fabrice Fleury, CNRS
Source: http://www.ufip.univ-nantes.fr/equipes/Mecanisme-et-regulation-de-la/

Beaucoup de transactions moléculaires de l’ADN gouvernent le maintien de l’intégrité génomique et de la fidélité du transfert de l’information génétique; elles restent toutefois peu connues. Un exemple est l’intéraction existant entre le système de réparation de l’ADN par excision de nucléotides - Nucleotide Excision Repair dans le texte – (NER) et la transcription, également connu sous l’appellation réparation de l’ADN couplée à la transcription (TCR). Depuis leur découverte il y a quelques dizaines d’années, les mécanismes de la TCR sont restés vagues, principalement dû à la rareté des études sur la structure des acteurs clés dans le domaine. Ici, nous faisons le résumé des informations récentes obtenues sur la structure des facteurs NER / TCR en nous concentrant sur les systèmes bactériens,  en les intégrant aux données génétiques, biochimiques et biophysiques afin de délimiter les mécanismes en jeu. Nous passons également en revue les modalités alternatives émergentes du recrutement des protéines NER pour la réparation des lésions de l’ADN. Alexandra M. Deaconescu, Irina Artsimovitch, et Nikolaus Grigorieff, Trends in Biochemical Sciences – 935, online 17 octobre 2012, in press

Source: Science Direct / Traduction et adaptation: NZ

Intégration transcriptionnelle de la biogénèse mitochondriale

Facteurs favorisant la biogénèse mitochondriale et la phosphorylation oxydative. La transcription de facteurs impliqués dans la biogénèse mitochondriale et la phosphorylation oxydative est dépendante du système sympathique via ses récepteurs cellulaires comme l'activation des voies intracellulaires par l'exercice physique, la restriction calorique, le froid et certains traitements médicamenteux. Gastaldi, Ruiz et Giacobino, in Rev Med Suisse 2008; 4, 1387 - 1391.
Source iconographique et légendaire:  http://rms.medhyg.ch/article_p.php?ID_ARTICLE=RMS_160_1387

Les facteurs de régulation des gènes, eux-mêmes codés par le génome nucléaire, sont essentiels à la biogénèse et à la fonction des mitochondries. Certains de ces facteurs agissent exclusivement au sein de la mitochondrie et soumettent à régulation le contrôle de la transcription mitochondriale, la traduction, et d'autres fonctions. D'autres facteurs gouvernent l'expression des gènes nucléaires requise pour le métabolisme de la mitochondrie et la biogénèse d'organites. La famille du coactivateur - 1 du récepteur gamma activable par les proliférateurs des peroxysomes (PGC-1) des coactivateurs transcriptionnels joue un rôle majeur dans la traduction et l'intégration des signaux gouvernant le métabolisme, la différenciation, la croissance cellulaire; jusqu'à la machinerie transcriptionnelle contrôlant la capacité fonctionnelle de la mitochondrie. Ainsi, le coactivateur PGC-1 est une composante centrale des circuits de régulation transcriptionnelle contrôlant de manière coordonnée les fonctions de générateur énergétique de la mitochondrie, en accord avec la demande métabolique due aux changements de conditions physiologiques, à la sénescence, et à la maladie. Richard C. Scarpulla et al, in Trends in Endocrinology and Metabolism - 818, online 18 July 2012, in press

Source: www.sciencedirect.com / Traduction et adaptation: NZ

ARN non codants: régulateurs - clés de la transcription chez les mammifères



Figure A, en bas, à gauche: c'est au début des années 2000 que l'on identifie les ARN non codants, dans le cerveau des mammifères. Leur fonction est aujourd'hui mieux connue...
Source iconographique: http://www.cnrs.fr/Cnrspresse/n390/html/n390a10.htm

Les ARN non codants (ARNsnc) ou ARN non messagers (ARNnms) sont des acteurs reconnus pour leur active participation dans le contrôle de bon nombre de processus biologiques. De fait , ces produits de transcription peuvent même contrôler les mécanismes de transcriptions comme tels. Au cours des dernières années, il a été montré que les ARNnms soumettent à régulation individuelle certains gènes, de même que certains programmes transcriptionnels, affectant ainsi l'expression de centaines ou de milliers de gènes, en réponse à des signaux de développement ou de l'environnement. En comparaison des régulateurs classiques des protéines, la liste des ARNnms est encore modeste; cependant, cette liste des ARN non codants est en croissance rapide, suggérant que les modèles de contrôle de l'expression génique seront toujours en redéfinition, au fur et à mesure du développement des connaissances dans ce domaine. Jennifer F. Kugel and James A. Goodrich, in Trends in Biochemical Sciences - 889, online 1 February 2012, in press

Source: http://www.sciencedirect.com/ / Traduction et adaptation: NZ