Méthode de purification des protéines par la lumière

Plus doux et plus efficace que les procédures précédentes

06.03.2025

Les protéines jouent un rôle clé dans les sciences de la vie, qu'il s'agisse de la recherche fondamentale, des applications biotechnologiques ou du développement et de la fabrication de produits pharmaceutiques. Des scientifiques de l'université technique de Munich (TUM) ont mis au point une méthode qui fait appel à la physique plutôt qu'à la chimie conventionnelle pour obtenir les protéines nécessaires à cette fin. En utilisant une lumière UV à ondes courtes, invisible pour l'homme, ils ont réussi à purifier des protéines à partir d'extraits ou de cultures cellulaires. Cette technique est plus efficace et plus douce que les méthodes précédentes.

Les scientifiques engagés dans la biologie moléculaire ou la médecine moléculaire ont besoin de protéines sous leur forme pure à diverses fins, pour servir à l'investigation ou comme substances actives. Ces protéines sont isolées à partir de sources naturelles ou produites à l'aide de cellules génétiquement modifiées.

À cette fin, la chromatographie d'affinité est la méthode de choix depuis 50 ans. Dans cette méthode, l'extrait cellulaire ou le milieu de culture passe à travers une colonne de chromatographie remplie d'un support poreux. La protéine cible est liée à ce support et séparée des autres protéines et des impuretés par un lavage au solvant. Enfin, la protéine isolée est détachée de la colonne à l'aide d'acides ou d'autres réactifs auxiliaires. Ce procédé présente toutefois un inconvénient : la protéine cible purifiée peut être endommagée, en particulier lors de la dernière étape.

Une équipe dirigée par Arne Skerra, professeur de chimie biologique à la TUM, a donc mis au point une nouvelle approche : "Nous utilisons un mécanisme physique au lieu de réactifs chimiques. Notre technologie est fondamentalement différente de la méthode conventionnelle, car elle est à la fois plus douce et plus efficace", explique Arne Skerra.

L'"étiquette azotée" : un appendice moléculaire sert de point d'ancrage

La nouvelle méthode utilise également une colonne chromatographique remplie d'un support poreux. La différence réside dans le fait que des diodes électroluminescentes sont placées autour de la colonne et qu'un petit appendice moléculaire est fixé à la protéine cible.

Cet accessoire minimaliste, appelé Azo-Tag, a été développé par Peter Mayrhofer, Markus Anneser et Stefan Achatz en collaboration avec Arne Skerra à la chaire de chimie biologique sur la base du groupe chimique sensible à la lumière "azo-benzène". L'étiquette azoïque peut changer de forme sous l'effet de la lumière et sert d'ancrage moléculaire à la protéine cible : à la lumière du jour ou dans l'obscurité, la protéine cible se lie spécifiquement au support de la colonne chromatographique par l'intermédiaire de cet ancrage. Les autres substances contaminantes et les impuretés peuvent être éliminées par lavage, tandis que la protéine cible et son ancrage sont conservés.

Toutefois, si les lampes LED sont ensuite allumées et que la colonne est irradiée par une lumière UV douce d'une longueur d'onde de 355 nanomètres, l'étiquette change de forme. En d'autres termes, elle est repoussée du support, de sorte que la protéine cible avec son étiquette azotée est éliminée de la colonne sous une forme pure, concentrée et intacte. Ainsi isolée, la protéine peut être utilisée directement pour d'autres études, sans étapes de purification supplémentaires.

Plus efficace que la chromatographie conventionnelle et un potentiel de développement supplémentaire

La Chaire de chimie biologique utilise désormais régulièrement cette méthode et a déjà pu purifier des anticorps contre le cancer du sein. Actuellement, une petite version de l'appareil est utilisée dans le laboratoire. La colonne chromatographique mesure moins d'un centimètre de diamètre, mais l'équipe estime qu'elle pourrait également être construite à plus grande échelle.

Arne Skerra, qui a déposé avec ses collègues un brevet pour cette nouvelle méthode, a d'autres projets : "Nous travaillons actuellement à l'automatisation des processus afin de les rendre encore plus efficaces, notamment pour le développement de médicaments à haut débit dans les entreprises pharmaceutiques ou biotechnologiques.

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

Peter Mayrhofer, Markus R. Anneser, Kristina Schira, Carina A. Sommer, Ina Theobald, Martin Schlapschy, Stefan Achatz, Arne Skerra; "Protein purification with light via a genetically encoded azobenzene side chain"; Nature Communications, Volume 15, 2024-12-18

https://www.bionity.com/fr/news/1185724/methode-de-purification-des-proteines-par-la-lumiere.html