Vague verte pour les "taxis génétiques".
Bond en avant dans la connaissance des nanofibrilles peptidiques
Les virus aident les chercheurs à introduire des gènes dans les cellules afin qu'elles puissent produire des principes pharmaceutiques actifs, par exemple. Des peptides spéciaux stimulent le processus. Jusqu'à présent, cependant, l'augmentation de l'efficacité était mal comprise. Une équipe de chercheurs du MPI pour la recherche sur les polymères, de l'université d'Ulm, de l'université britannique de Cambridge et de l'université de Wageningen aux Pays-Bas a maintenant fait la lumière sur le sujet et a également développé un peptide rentable. L'équipe a publié ses résultats dans la revue "Advanced Functional Materials".
Des peptides spéciaux peuvent être utilisés pour augmenter l'efficacité avec laquelle les virus introduisent du matériel génétique dans les cellules.
Max-Planck-Institut für Polymerforschung
Les biochimistes ont besoin de "taxis" d'un genre particulier : bourrés d'informations génétiques, ils sont censés pénétrer dans les cellules et les inciter à mettre de côté leur tâche réelle pour produire à la place les substances actives souhaitées, comme l'insuline. De tels services de livraison moléculaire sont également intéressants pour de nouvelles approches thérapeutiques. Un exemple est la thérapie par cellules Car-T, pour laquelle des approches initiales ont déjà été développées. Il s'agit de prélever quelques cellules T sur des patients cancéreux, de les reprogrammer dans une boîte de Pétri et de les renvoyer dans l'organisme - où elles tuent alors spécifiquement les cellules tumorales. Là encore, il faut un transporteur de gènes efficace dans les cellules T pour pouvoir les reprogrammer de manière aussi poussée que possible. Les virus se proposent comme de tels "taxis" - après tout, ils sont champions pour traverser la membrane cellulaire. Les peptides fibrosants, c'est-à-dire de courtes séquences d'acides aminés qui s'arriment aux virus par des liaisons électrostatiques, renforcent encore cette capacité. La recherche n'a pas encore trouvé de réponse satisfaisante aux questions de savoir pourquoi c'est le cas et quels peptides augmentent le mieux l'efficacité du transport.
Une base de données de peptides fournit une compréhension fondamentale
Les chercheurs du MPI pour la recherche sur les polymères ont maintenant pu résoudre cette énigme avec des collègues des universités d'Ulm, de Cambridge et de Wageningen. "Pour la première fois, nous avons pu corréler les paramètres physico-chimiques des peptides avec l'infectivité, c'est-à-dire avec la capacité des virus à surmonter la paroi cellulaire", explique Christopher Synatschke, chef du groupe de recherche de Tanja Weil au MPI pour la recherche sur les polymères. Les chercheurs ont créé la base de ces résultats à l'aide d'une base de données de peptides. "Si vous mettez les peptides dans une solution aqueuse, de longues fibres se forment à partir de millions ou de milliards de molécules individuelles - les nanofibrilles supramoléculaires de peptides. Nous avons essayé d'influencer la formation de cette structure en échangeant systématiquement des acides aminés, en raccourcissant les peptides et en modifiant des paramètres physico-chimiques tels que l'hydrophilie, c'est-à-dire l'amour de l'eau", explique M. Synatschke. Dans quelles conditions se forment les nanofibres qui sont particulièrement efficaces pour favoriser la pénétration des virus dans les cellules, et quand, au contraire, ne se forment-elles pas ? Quelles parties de la molécule sont essentielles ? La formation des fibres peut-elle être améliorée par certains paramètres physico-chimiques ? L'équipe a compilé toutes ces données dans la base de données - et a ainsi, étape par étape, acquis la connaissance de la manière dont des structures peptidiques nettement plus efficaces peuvent être générées.
Les paramètres importants : Tout d'abord, les peptides doivent former des fibres. Ensuite, les fibres doivent avoir une charge de surface positive afin d'être attirées par les virus et les surfaces cellulaires et de pouvoir ainsi amener efficacement le virus à la surface de la cellule. Et, ce qui est le plus intéressant, la structure secondaire des fibres, telle qu'elle est connue, par exemple, de la structure en double hélice du matériel génétique, un peu plus obscure, est la structure en feuillets ß. Elle indique, pour ainsi dire, comment les fibres sont enchevêtrées. La règle empirique simplifiée est la suivante : plus les sections de fibres sont disposées en une structure de feuille ß, plus les fibres aident efficacement les virus à traverser les membranes cellulaires.
L'équipe de recherche a appliqué directement les connaissances acquises. "Nous avons pu produire un peptide tout aussi efficace qu'un peptide déjà connu, mais au lieu d'être composé de douze acides aminés, il n'en compte que sept et peut donc être produit à un coût bien moindre", explique M. Synatschke. Les chercheurs ont publié leurs résultats dans la revue Advanced Functional Materials.
Les propriétés opposées des peptides sont également intéressantes
La base de données est également intéressante pour de nombreuses autres questions. Par exemple, les résultats pourraient être utilisés pour produire des peptides qui se lient aux virus mais pas aux cellules - ils réduiraient ainsi la capacité des virus à pénétrer dans les cellules au lieu de l'augmenter. De cette façon, les peptides pourraient réduire l'infectivité, ce qui pourrait permettre de nouvelles approches des maladies liées aux virus, comme le VIH. Toutefois, les chercheurs ont encore beaucoup de chemin à parcourir avant d'en arriver là.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Sieste, S.; Mack, T.; Lump, E.; Hayn, M.; Schütz, D.; Röcker, A.; Meier, C.; Kirchhoff, F.; Knowles, T. P.J.; Ruggeri, F. S. et al.: Supramolecular Peptide Nanofibrils with Optimized Sequences and Molecular Structures for Efficient Retroviral Transduction. Advanced Functional Materials 31 (17), 2009382 (2021)
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