Une image plus nette pour les protéines
Une nouvelle technique promet de révolutionner l'imagerie des protéines et autres biomolécules vitales
Les protéines sont peut-être les biomolécules les plus importantes et les plus variées des systèmes vivants. Ces chaînes d'acides aminés, qui prennent des formes tridimensionnelles complexes, sont essentielles à la croissance et au maintien des tissus, au déclenchement de milliers de réactions biochimiques et à la protection de l'organisme contre les agents pathogènes grâce au système immunitaire. Elles jouent un rôle central dans la santé et la maladie et sont les principales cibles des médicaments pharmaceutiques.
La photographie montre le montage expérimental pour la microscopie ESM.
The Biodesign Institute at Arizona State University
Pour comprendre pleinement les protéines et leurs myriades de fonctions, les chercheurs ont mis au point des moyens sophistiqués pour les voir et les étudier grâce à la microscopie avancée, en améliorant la détection de la lumière, les logiciels d'imagerie et l'intégration de systèmes matériels avancés.
Dans une nouvelle étude, l'auteur correspondant Shaopeng Wang et ses collègues de l'Arizona State University décrivent une nouvelle technique qui promet de révolutionner l'imagerie des protéines et d'autres biomolécules vitales, permettant de visualiser ces minuscules entités avec une clarté sans précédent et par des moyens plus simples que les méthodes existantes.
"La méthode que nous rapportons dans cette étude utilise un verre de couverture normal au lieu d'un verre de couverture recouvert d'or, ce qui présente deux avantages par rapport à notre méthode d'imagerie d'une seule protéine sans étiquette précédemment rapportée, explique Wang. Elle est compatible avec l'imagerie par fluorescence pour une validation croisée in situ, et elle réduit l'effet de chauffage induit par la lumière qui pourrait endommager les échantillons biologiques. Pengfei Zhang, un remarquable chercheur postdoctoral de mon groupe, est le responsable technique de ce projet."
M. Wang est membre du corps enseignant du Biodesign Center for Bioelectronics and Biosensors et de la School of Biological and Health Systems Engineering. Les résultats des recherches du groupe sont publiés dans le numéro actuel de la revue Nature Communications.
La nouvelle méthode, connue sous le nom de microscopie à diffusion évanescente (ESM), repose sur une propriété optique reconnue dès l'Antiquité, connue sous le nom de réflexion interne totale. Celle-ci se produit lorsque la lumière passe d'un milieu à haute réfraction (comme le verre) à un milieu à faible réfraction (comme l'eau).
Lorsque l'angle de la lumière incidente s'éloigne de la perpendiculaire (par rapport à la surface), il finit par atteindre l'"angle critique", ce qui fait que toute la lumière incidente est réfléchie, au lieu de traverser le second milieu. (Pour éclairer correctement des échantillons biologiques, on utilise de la lumière laser).
La réflexion interne totale produit un champ évanescent, qui peut exciter des cellules ou des molécules telles que des protéines à l'interface verre-eau, lorsque ces molécules sont fixées à un verre de couverture, ce qui permet aux chercheurs de les visualiser avec des détails étonnants.
Les méthodes précédentes étiquettent généralement les biomolécules d'intérêt avec des marqueurs fluorescents, appelés fluorophores, afin de mieux les visualiser. Ce processus peut interférer avec les interactions subtiles observées et nécessite une préparation fastidieuse des échantillons. La technique ESM est une méthode d'imagerie sans marqueur qui ne nécessite pas de colorant fluorescent ni de revêtement d'or pour les lames d'échantillons.
Au lieu de cela, la méthode exploite les irrégularités subtiles de la surface du verre de couverture pour produire des images au contraste très net. Ce résultat est obtenu par l'imagerie de l'interférence de la lumière évanescente diffusée par les échantillons monomoléculaires et la texture rugueuse du verre de protection.
L'utilisation de la diffusion d'ondes évanescentes permet de sonder des échantillons, y compris des protéines, à une profondeur extrêmement faible, généralement <100 microns. Cela permet à l'ESM de créer une tranche optique, avec des dimensions comparables à une section mince de microscopie électronique.
La nouvelle étude décrit l'utilisation de l'ESM pour détecter quatre protéines modèles: l'albumine de sérum bovin (BSA), l'immunoglobuline G (IgG) de la souris, l'immunoglobuline A (IgA) de l'homme, l'immunoglobuline M (IgM) de l'homme.
Les interactions protéine-protéine, y compris la liaison et la dissociation rapides des protéines individuelles, ont été observées dans une série d'expériences. La compréhension de ces cinétiques de liaison est essentielle pour la conception de médicaments plus sûrs et plus efficaces. Les chercheurs ont également utilisé l'ESM pour observer avec précision les changements de conformation de l'ADN, démontrant ainsi la puissance et la polyvalence de cette nouvelle méthode.
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.
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