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Financé au titre de: FP6-LIFESCIHEALTH

Success stories de projets - Des cristaux pour comprendre la structure moléculaire des protéines

La compréhension de la structure des protéines à l'échelle atomique est essentielle pour des applications biotechnologiques telles que la conception personnalisée de médicaments. Un nouveau produit, baptisé Naomi's Nucleants™, sert à produire des cristaux de grande qualité permettant de cartographier les structures moléculaires d'importantes protéines.
Success stories de projets - Des cristaux pour comprendre la structure moléculaire des protéines
La spécificité à l'échelle moléculaire est indispensable dans le développement rationnel de produits pharmaceutiques. Un groupe fonctionnel spécifique doit cibler la protéine adéquate pour que le médicament puisse manipuler avec succès les cascades biochimiques. Cela permet d'éviter toute réaction indésirable ou, inversement, d'activer une voie désirée.

La meilleure façon de déterminer la structure atomique de nombreux matériaux est d'avoir recours à la cristallographie à rayons X pour produire une image tridimensionnelle des électrons. La difficulté a toujours été d'obtenir des cristaux de haute qualité, un processus qui commence par la nucléation, lorsque des nucléi stables sont formés. Ensuite, les nucléi se transforment en cristaux uniques diffractants. Par conséquent, l'objectif de nombreux groupes de recherche était (et est toujours) de produire un agent nucléant universel.

Naomi's Nucleants™ est le résultat le plus satisfaisant à l'heure actuelle. Avec le soutien du projet Opticryst du 6e programme-cadre, le professeur Naomi Chayen du département de médecine biomoléculaire de l'Imperial College London (Royaume-Uni) et ses collègues ont étudié et développé une vingtaine d'années de recherche multidisciplinaire dans le but d'obtenir une formule générant la nucléation chez des protéines qui ont toujours présenté des difficultés lors de la cristallisation.

Parmi les matériaux testés pour parvenir à cette découverte figurent des minéraux, du mica, des algues pulvérisées et du crin de cheval. Les trois critères principaux pour stimuler la nucléation sont les surfaces à charge électrostatique, la rugosité et (probablement le critère le plus important) la présence de pores. Le silicium poreux s'est révélé être un excellent agent nucléant au cours des essais du professeur Chayen et de son équipe, aussi ont-ils entrepris des analyses et une exploration plus poussées de cette voie particulière.

L'ingrédient principal de Naomi's Nucleants™ utilisé suite à leurs recherches est un gel/verre bioactif mésoporeux amorphe, appelé bioverre. Conformément aux analyses antérieures, le matériau présente une variété de tailles de pores différentes, allant de 2 à 10 nanomètres. La taille des pores est un facteur primordial; en effet, ils sont suffisamment petits pour combler les petits trous et cependant suffisamment grands pour poursuivre leur croissance lorsque le cristal est généré.

Parmi les protéines pouvant être cristallisées par le Naomi's Nucleants™, citons un modulateur de contraction cardiaque et une hormone peptide, candidat potentiel pour le contrôle de l'appétit. Pour des applications possibles dans les domaines de l'écologie et de la conservation, on pourra produire des cristaux d'algues naturelles et des protéines pigmentées de la carapace de homard qui permettent de remplacer des pigments carcinogènes ou toxique.

Naomi's Nucleants™ fonctionne sur un large éventail de pH, empêche la liaison entre deux cristaux séparés lorsqu'ils se développent ensemble dans le même plan, et encourage la nucléation contrôlée. Les cristaux ainsi produits sont plus faciles à détacher. L'aspect le plus important est probablement que le produit représente un grand pas en avant vers le développement d'un agent nucléant universel, facilitant la cristallisation de 14 protéines…un véritable record d'efficacité pour un seul agent nucléant!

Naomi's Nucleants™ est disponible à la vente chez Molecular Dimensions Limited à l'adresse suivante: http://moleculardimensions.com/. Vous trouverez les descriptions de ce produit sur la page d'accueil sous l'intitulé «Nucleating grains - the most effective of any tested»; il est répertorié dans la rubrique des nouveaux produits.

Le rôle de ce produit innovant en génomique structurelle et en développement de médicaments ne peut être exagéré. En outre, les protéines sont des acteurs cellulaires dans tous les systèmes de vie. En tant que tels, leurs structures moléculaires pourraient permettre de découvrir une myriade d'applications dans le domaine des sciences de la vie.

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