Les chercheurs ont modifié une méthode de microscopie à fluorescence à haute résolution pour surveiller avec précision les mouvements des protéines motrices. Le fantasme d'un scientifique est de voir des protéines en action, qu'il s'agisse d'une enzyme qui s'enroule étroitement autour de son substrat ou d'une protéine motrice en compétition à travers le cytosquelette. Cependant, aucun outil n'existe pour visualiser ces minuscules mouvements de quelques nanomètres.
Au lieu de cela, ils attachent généralement la protéine à une perle facilement visible au microscope et observent le mouvement de la perle. Mais l'objet volumineux, beaucoup plus gros que la protéine, peut rendre difficile son déplacement. Selon Stefan Hell, biophysicien à l'Institut Max Planck en Allemagne, "cela laisse place au doute".
Microscope fluorescent
Hell a créé un type de microscope à fluorescence avec une sensibilité nanométrique pour surveiller les protéines en 2016. L'instrument MINFLUX fonctionne en fixant une protéine à un petit fluorophore organique, puis en irradiant le complexe avec un faisceau laser en forme d'anneau. Le fluorophore s'allumera si la protéine est présente n'importe où sous l'anneau. Cependant, si le laser cible exactement la protéine à l'intérieur du noyau sombre de l'anneau, il ne brillera pas et fera savoir aux chercheurs qu'il l'a localisé. Depuis lors, d'autres macromolécules et protéines qui composent le complexe de pores nucléaires ont été efficacement visualisées à l'aide du nanoscope.
Maintenant, une version améliorée de MINFLUX avec une meilleure résolution spatio-temporelle est décrite dans un article publié le 10 mars dans la revue Science. Au lieu d'un laser en forme de beignet, le microscope utilise des faisceaux linéaires qui enregistrent le mouvement dans une trajectoire rectiligne. Cette méthode a permis à l'équipe de Hell d'identifier et de suivre par fluorescence le mouvement de la protéine motrice kinesi, qui effectue sa marche caractéristique le long d'un microtubule.
Kinesin est un acteur clé dans le mouvement de la cargaison le long des rails de microtubules qui tapissent nos cellules, y compris les vésicules contenant des neurotransmetteurs. La kinésine se déplace en "avançant" avec deux ensembles de têtes en forme de pied déplacées le long des microtubules et est propulsée par le clivage de l'ATP.
La rotation de la tige de la protéine a conduit les chercheurs à découvrir que la kinésine se déplace de manière chaotique le long du microtubule selon un schéma alterné d'étapes longues et courtes. Ils ont également montré qu'un seul des deux groupes de tête de l'ATP doit être situé sur le microtubule pour que la protéine se lie au microtubule. La question de savoir si l'ATP se lie dans un état à deux têtes, c'est-à-dire avec les deux groupes de têtes solidement insérés, ou dans un état à une tête, avec une tête retirée du microtubule, a divisé les chercheurs dans le passé. Mais la nouvelle étude "résout le problème", déclare le biophysicien Devarajan Thirumalai de l'Université du Texas à Austin, qui n'a pas participé à la recherche.
Le nouveau dispositif n'est pas seulement destiné à mesurer les changements conformationnels des protéines motrices ; Il peut également être un outil utile pour mesurer les changements dans d'autres biomolécules. De plus, en comprenant mieux la dynamique des protéines, les chercheurs peuvent trouver de nouveaux sites de liaison aux médicaments pour les produits pharmaceutiques, selon Mark Gerstein, professeur de bioinformatique à l'Université de Yale qui n'a pas participé à l'étude.
La version précédente de MINFLUX avait déjà été utilisée par Martin Aepfelbacher, microbiologiste au centre médical universitaire de Hambourg-Eppendorf en Allemagne, pour voir le mécanisme moléculaire chez les bactéries. Mais le niveau de détail qui peut être observé en ce qui concerne l'activité biologique à l'échelle nanométrique, dit-il, pourrait être grandement amélioré par la nouvelle méthode qui pourrait permettre à son équipe "d'observer les mouvements de protéines individuelles en action".
Source : the-scientist.com/news
📩 02/04/2023 22:11