Pimp my Spec : Amélioration des méthodes de résonance magnétique grâce à un amplificateur de 1 000 fois plus puissant
Une description atomistiquement précise des protéines aux concentrations natives peut aider à mieux comprendre le processus de la prolifération cellulaire à la croissance tumorale.
Les chercheurs déterminent la structure et la dynamique des protéines à l'aide de la spectroscopie RMN (résonance magnétique nucléaire). Jusqu'à présent, cependant, il fallait des concentrations beaucoup plus élevées pour mesurer in vitro les biomolécules en solution que celles que l'on trouve dans les cellules de notre corps. Une méthode de RMN améliorée par un amplificateur très puissant, associée à une simulation de dynamique moléculaire, permet désormais de les détecter et de les caractériser avec précision à des concentrations physiologiques. C'est ce que rapportent Dennis Kurzbach, chimiste à l'université de Vienne, et ses collègues dans la revue "Science Advances". L'équipe a démontré sa nouvelle méthode avec l'exemple d'une protéine qui influence la prolifération cellulaire et donc aussi la croissance potentielle des tumeurs.
Le co-auteur Dennis Kurzbach et le premier auteur Ludovica M. Epasto devant l'appareil d'hyperpolarisation.
C: D. Kurzbach, L. Epasto
Actuellement, la spectroscopie RMN est la seule méthode qui permette une description complète de la structure atomique des biomacromolécules dans leur état de solution native. Cependant, en raison de la faible sensibilité inhérente à la méthode, les échantillons doivent contenir beaucoup plus de molécules par volume que ce qui est physiologiquement courant. Pour surmonter cet écart, l'hyperpolarisation (plus précisément la polarisation nucléaire dynamique par dissolution) peut être utilisée pour obtenir une amplification du signal d'un facteur 1 000 dans les mesures RMN.
E-guitare vs. RMN - même principe
"La spectroscopie présente certaines similitudes avec une guitare électrique : si l'amplificateur est trop faible, vous n'entendrez pas grand-chose si vous ne frappez pas fortement les cordes", explique Dennis Kurzbach de l'Institut de chimie biologique, "ce qui signifie qu'il faut beaucoup de matière pour voir un signal RMN. Avec le nouvel amplificateur d'hyperpolarisation, vous pouvez maintenant voir quelque chose même à faible concentration".
Les chercheurs ont réussi à mesurer des biomolécules à des concentrations aussi faibles que 1 micromole/litre (c'est-à-dire un millionième des niveaux de concentration habituels). La concentration se rapproche ainsi de celle de nos cellules. C'est important car les protéines peuvent réagir à des concentrations anormalement élevées. Elles ne font plus ce qu'elles sont censées faire et se comportent soudainement différemment.
Par ailleurs, une mesure de polarisation nucléaire dynamique par dissolution fournit généralement des spectres unidimensionnels, ce qui limite les informations obtenues. Pour décrire de manière exhaustive les protéines dans des conditions de concentration naturelles, les chercheurs ont eu recours à des simulations de dynamique moléculaire : Ainsi, nous avons également pu extrapoler l'empreinte digitale de notre molécule obtenue par RMN à son "corps entier", c'est-à-dire à sa structure multidimensionnelle", explique M. Kurzbach.
Description d'une protéine importante MAX
L'intérêt de cette avancée méthodologique est démontré à l'aide du facteur de transcription omniprésent MAX. Cette protéine peut s'auto-associer avec diverses autres protéines (c'est-à-dire la dimérisation des protéines). Par exemple, les dimères MYC-MAX ont une grande influence sur les processus de copie de l'ADN dans la cellule.
Grâce aux nouvelles méthodes, il a été démontré que MAX adopte une conformation non documentée lorsque les concentrations approchent les niveaux physiologiques. "Le spectre de repliement de MAX est d'une importance cruciale pour sa collaboration avec MYC et donc pour la prolifération des cellules saines et malades de l'organisme", a déclaré Dennis Kurzbach, titulaire d'une bourse du CER, qui est également directeur adjoint du Core Facility NMR de la Faculté de chimie.
La nouvelle méthode peut aider à mieux comprendre le processus de prolifération des cellules jusqu'à la croissance des tumeurs et donc à élucider les mécanismes fondamentaux du développement du cancer. Ce n'est là qu'un des nombreux domaines d'application potentiels de la nouvelle méthode. Après tout, des milliers de protéines présentes dans nos cellules accomplissent une grande variété de tâches, notamment la digestion et la régulation de l'ADN et de l'ARN.
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.
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