Suivre les protéines dans leur voyage

"Cette nouvelle technique représente une percée dans l'étude des protéines individuelles dans les cellules"

13.03.2024

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Helge Ewers, biochimiste à la Freie Universität Berlin, a mis au point une nouvelle technique de libération et d'étude des protéines par la lumière dans des cellules vivantes. Cette technique utilise une impulsion laser pour contrôler la libération de molécules de protéines marquées dans une cellule, ce qui permet d'observer plus clairement la fonction des molécules. L'équipe pense que cette méthode a une grande variété d'applications potentielles dans la recherche scientifique future. L'étude, intitulée "An Optogenetic Method for the Controlled Release of Single Molecules", a été publiée dans la revue scientifique Nature Methods.

Au niveau le plus simple, les protéines peuvent être considérées comme de minuscules machines - d'une taille d'un millionième de millimètre - qui sont responsables de l'exécution de la majorité des fonctions dans nos cellules. Afin de mieux comprendre ces protéines, le groupe Ewers de l'Institut de chimie et de biochimie de la Freie Universität Berlin a mis au point une méthode permettant de mieux observer les fonctions cellulaires au niveau moléculaire. La microscopie à molécule unique, c'est-à-dire la capacité d'observer des molécules uniques, a grandement contribué à notre compréhension de certains mécanismes qui se déroulent à l'intérieur des cellules, par exemple la façon dont le matériel génétique est copié. Toutefois, cette technologie pose un problème à ce jour : chaque cellule contient des milliers de copies de chaque protéine, ce qui rend difficile le suivi individuel des protéines. Il est donc difficile de suivre les protéines individuellement pour étudier leur fonction dans le contexte de la cellule, même lorsqu'elles ont été marquées en couleur.

Ewers et son équipe de recherche ont maintenant mis au point une nouvelle technique qui permet aux scientifiques d'observer un nombre restreint de protéines marquées en même temps. La technique consiste à lier les protéines marquées à l'appareil de Golgi - un organite présent dans toutes les cellules végétales et animales - à l'aide d'une protéine spéciale. Une brève impulsion lumineuse contrôlée rompt ensuite cette liaison, ce qui permet à certaines protéines d'être transportées vers l'endroit de la cellule où elles remplissent leur fonction. "Cette nouvelle technique représente une percée dans l'étude des protéines individuelles dans les cellules. Il suffit d'une brève impulsion lumineuse pour libérer des molécules individuelles dans les cellules de manière contrôlée et, ce faisant, mieux observer leur fonction", explique M. Ewers, qui dirige le groupe de recherche à la Freie Universität. Le Dr Purba Kashyap, biologiste cellulaire à la Freie Universität Berlin et premier auteur de l'étude, souligne : "Une fois que nous avons vu que nous pouvions contrôler le nombre de protéines libérées en faisant varier l'intensité du faisceau laser, nous avons su que notre technique pourrait avoir une grande variété d'applications et être d'une grande aide pour d'autres chercheurs".

Les détails de la technique, développée par le groupe de travail de la Freie Universität en collaboration avec d'autres laboratoires à Berlin, Hambourg et Tokyo, ont été publiés dans la dernière édition de Nature Methods. "Cette méthode est maintenant bien établie dans trois laboratoires différents. Elle s'est avérée très robuste et nous sommes déjà en contact avec plusieurs parties intéressées par ses applications scientifiques", déclare M. Ewers. Les futurs domaines d'application potentiels comprennent la manipulation des fonctions des protéines dans les cellules infectées ou dans les cellules individuelles des organismes vivants, sans parler des améliorations générales que cette technique représente pour la recherche qui nécessite l'observation directe des protéines individuelles et de leurs fonctions. "Par exemple, la capacité de manipuler exactement le nombre de protéines libérées nous permettra de compter exactement le nombre de récepteurs mutés nécessaires pour qu'une cellule se reproduise de manière incontrôlée, par exemple dans des maladies telles que le cancer".

Ewers et son équipe prévoient déjà de mettre en œuvre cette technique avec des partenaires externes, ainsi que de la développer davantage : "Berlin est un centre important pour la recherche en optogénétique, un domaine qui explore la manière dont la lumière peut être utilisée pour résoudre des problèmes biologiques. Nous sommes ravis d'avoir pu collaborer aussi efficacement avec le professeur Andrew Plested (Humboldt-Universität zu Berlin) et le Dr Marcus Taylor (Max Planck Institute for Infection Biology). Ensemble, les groupes de travail ont pu démontrer comment la nouvelle technique pouvait être utilisée pour restaurer la fonctionnalité des protéines dans les cellules immunitaires présentant des défauts génétiques. Des collaborations avec d'autres groupes de travail viseront à mettre en pratique la nouvelle méthode chez les mouches des fruits dans un avenir proche.

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

Purba Kashyap, Sara Bertelli, Fakun Cao, Yulia Kostritskaia, Fenja Blank, Niranjan A. Srikanth, Claire Schlack-Leigers, Roberto Saleppico, Dolf Bierhuizen, Xiaocen Lu, Walter Nickel, Robert E. Campbell, Andrew J. R. Plested, Tobias Stauber, Marcus J. Taylor, Helge Ewers; "An optogenetic method for the controlled release of single molecules"; Nature Methods, 2024-3-8

https://www.bionity.com/fr/news/1182938/suivre-les-proteines-dans-leur-voyage.html