Progresser dans les applications biomédicales
Les systèmes d'encapsulation actuels comme les gouttelettes, les liposomes ou les polymersomes, produisent des structures dont la taille varie entre une dizaine de nanomètres à une centaine de micromètres. Les capsides naturelles, ces structures protéiques développées par certains virus, présentent une solution de remplacement importante pour la compartimentalisation. Certaines protéines ont également des pores internes de taille bien définie et leur asymétrie peut être utilisée comme nanocompartiments. La mutagenèse dirigée permet de contrôler les propriétés des protéines individuelles et/ou la structure de la capside résultante. Altérer la charge d'acides aminés, ou surcharger la protéine, confère de nouvelles propriétés de surface à cette dernière tout en maintenant sa fonctionnalité protéique. L'une des caractéristiques importantes des protéines surchargées est leur stabilité thermique renforcée. Le projet ACCARC («Engineering of an artificial capsidic enzyme for aqueous dirhodium catalysis») était consacré au développement de la ferritine pour en faire un nanocompartiment fonctionnel. La ferritine est un complexe protéique globulaire avec des cavités internes symétriques servant à stocker le fer dans les procaryotes et les eucaryotes. En utilisant la conception informatique, la surface externe de la ferritine a été conçue pour produire une nanocage surchargée porteuse de la charge positive. Le résultat était une ferritine surchargée thermostable qui pouvait s'attacher aux surfaces chargées négativement. Les scientifiques ont utilisé cette nanocage de ferritine artificielle pour synthétiser les nanoparticules d'oxyde de fer, permettant ainsi le suivi de la localisation spatiale des nanocages dans les expériences de transfection. Il a été démontré que la ferritine surchargée est aisément incorporée dans les cellules d'un modèle cellulaire humain du cancer. Ensuite, la ferritine surchargée a été assemblée en une nanocage protéique plus grande, AaLS-13. Il s'agit d'une forme mutante de la synthase lumazine d'Aquifex aeolicus, une enzyme formatrice de capside conçue pour avoir une charge négative pour le transport d'une charge protéique positive. En adaptant les interactions électrostatiques entre la ferritine surchargée et AaLS-13, les scientifiques ont obtenu des structures emboîtées. Ces structures de type poupée russe contiennent des nanocages de ferritine surchargées remplies de fer encapsulées dans une cage plus grande. Le projet a ouvert de nouvelles possibilités pour la construction de structures nanométriques comme des organites artificiels ou des micro-compartiments.
Mots‑clés
Biomédicale, systèmes d'encapsulation, capsides, ferritine, AaLS-13
