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Une super-résolution pour les protéines d'imagerie

Grâce à une technologie innovante qui permet de teindre les protéines à l'aide de colorants moléculaires minuscules, les chercheurs peuvent visualiser les protéines à l'aide de résolutions ultra-fines dans les cellules vivantes.

Santé

Afin d'observer la formation et le trajet intracellulaire des protéines, les scientifiques utilisent des molécules fluorescentes qui brillent une fois exposées à la lumière ultraviolette. La protéine fluorescente verte (GFP), prélevée à l'origine d'une méduse dont la couleur verte a brillé pendant les 160 millions d'années dernières, est utilisée couramment dans ce but. Pour faire en sorte qu'une protéine brille vert, les chercheurs ont ajouté le GFP à l'extrémité de la molécule de protéine lors d'un processus appelé «marquage» (tagging). La marque pouvant interférer avec la fonction de la protéine, le projet GECCCCA (Genetic encoding and click chemistry with copper-chelating azides for super-resolution imaging of proteins), financé par l'UE, visait à développer une nouvelle méthode de remplacement pour visualiser les protéines à résolution élevée sous un microscope léger. Les fluorophores organiques sont des molécules minuscules (jusqu'à 100 fois inférieurs au GFP) quasi colorantes capables de «teindre» les protéines en émettant une lumière colorée. Les protéines étant le résultat d'unités d'acides aminés, GECCCCA a mis au point un moyen de remplacer un seul acide aminé au sein d'une protéine à l'aide du colorant. Pour ce faire, ils ont changé la séquence génétique de la protéine et y ont inclus un acide aminé artificiel qui n'existe pas dans la nature. Par la suite, ils ont ajouté le colorant à l'acide aminé artificiel à l'aide d'une réaction chimique inspirée de la nature qui regroupe les petites molécules. Pour tester sa méthode innovante, GECCCCA a teint deux protéines filamenteuses très abondantes qui permettent de maintenir une structure cellulaire (actine et vimentine), grâce à un colorant fluorophore. À cette fin, ils ont identifié des positions d'acide aminé au sein de chaque protéine qui pourraient être remplacées par un acide aminé artificiel sans affecter la fonction de la protéine. Ils ont ensuite modifié le mécanisme de production de protéine cellulaire afin qu'il puisse reconnaître l'acide aminé artificiel et, une fois produit, le relier au colorant. Enfin, ils ont combiné les améliorations sur un système d'imagerie pour révéler les détails structurels ultrafins des filaments d'actine et de vimentine dans les compartiments cellulaires. Les travaux de GECCCCA apporteront une contribution importante à la visualisation des protéines dans les cellules vivantes.

Mots‑clés

Protéines, colorants moléculaires, microscope léger, fluorophores organiques, acide aminé artificiel

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