Des chercheurs mettent au point des capteurs pour la "charge" des cellules biologiques
Des biocapteurs indiquent pour la première fois en temps réel le rapport NADPH/NADP⁺ dans les cellules vivantes
Les cellules biologiques ont de nombreuses fonctions vitales dans l'organisme. Par exemple, elles produisent des protéines, des glucides et des graisses. Mais elles sont également responsables de la détoxification des molécules nocives et de la transmission des signaux et des mesures de défense immunitaire. Ces processus requièrent un potentiel d'oxydoréduction. Il dépend du rapport entre le NADPH (nicotinamide adénine dinucléotide phosphate sous forme "réduite", chargée négativement) et sa forme oxydée NADP+. Une équipe dirigée par le professeur Markus Schwarzländer, biotechnologiste des plantes à l'université de Münster, et le professeur Bruce Morgan, biochimiste à l'université de la Sarre, a mis au point de nouveaux biocapteurs permettant de mesurer pour la première fois en temps réel le rapport NADPH/NADP+ dans des cellules vivantes. Les observations de l'équipe permettent de mieux comprendre l'évolution de la fonction protectrice la plus importante des cellules, la détoxification cellulaire.
Le NADP est impliqué dans de nombreuses réactions cellulaires au cours desquelles des électrons sont transférés entre différentes substances. "On peut visualiser le rapport NADPH/NADP+ comme la charge d'une batterie rechargeable", explique Markus Schwarzländer. Cependant, toutes les cellules biologiques possèdent de nombreuses batteries différentes, qui ont également des charges différentes dans les différentes zones des cellules. "Jusqu'à présent, seules certaines de ces batteries pouvaient être lues, ou alors il fallait détruire les cellules pour le faire, ce qui faussait les mesures", explique Jan-Ole Niemeier, étudiant en doctorat. Les scientifiques ont maintenant mis au point une famille de biocapteurs codés génétiquement et donc produits par les cellules elles-mêmes et transportés au bon endroit dans la cellule. Ces biocapteurs peuvent être lus par la lumière ou la fluorescence, de sorte qu'ils peuvent être utilisés de manière non destructive dans les cellules et les tissus vivants.
Pour les nouveaux capteurs, les scientifiques ont utilisé des méthodes de génie génétique pour modifier une molécule fluorescente développée précédemment, qui contient des parties d'une protéine de méduse luminescente, de manière à ce qu'elle reconnaisse spécifiquement le NADPH et le NADP+. Ils ont notamment découvert que la "charge NADP" est très robuste et qu'elle est rechargée de manière particulièrement efficace par le métabolisme cellulaire en cas de besoin. Ils ont également observé des "cycles de charge du NADP", c'est-à-dire des oscillations de la batterie cellulaire, lors de la division cellulaire, ainsi qu'une influence de la photosynthèse et de la disponibilité de l'oxygène sur la batterie NADP. Une autre découverte importante est que la détoxification des espèces réactives de l'oxygène - telles que le peroxyde d'hydrogène - s'effectue principalement via le glutathion présent dans les cellules (un tripeptide présent dans la cellule en concentrations relativement élevées), que ce soit dans des cellules de levure, de plante ou de mammifère. "Cette découverte remet en question l'idée dominante selon laquelle la voie de détoxification dite thiorédoxine est particulièrement importante pour la défense contre le stress oxydatif", souligne Bruce Morgan.
Parmi les autres groupes impliqués dans le projet figurent l'équipe du professeur Carsten Grashoff, biologiste cellulaire, également de l'université de Münster, ainsi que des groupes des universités de Cologne et de Bruxelles. Le projet, dont les résultats viennent d'être publiés dans la revue scientifique "Nature Communications", a bénéficié du soutien financier de la Fondation allemande pour la recherche (DFG), du programme "State Major Instrumentation" de la DFG et du Land de Rhénanie-du-Nord-Westphalie, ainsi que d'une "Seed Grant for Innovative Techniques" de l'université de la Sarre.
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
Marie Scherschel, Jan-Ole Niemeier, Lianne J. H. C. Jacobs, Markus D. A. Hoffmann, Anika Diederich, Christopher Bell, Pascal Höhne, Sonja Raetz, ... Emmanuel Ampofo, Matthias W. Laschke, Jan Riemer, Leticia Prates Roma, Markus Schwarzländer, Bruce Morgan; "A family of NADPH/NADP+ biosensors reveals in vivo dynamics of central redox metabolism across eukaryotes"; Nature Communications, Volume 15, 2024-12-19
Autres actualités du département science
