Cristallographie à résolution temporelle pour les masses
"Le Spitrobot va considérablement accélérer la recherche sur les mécanismes enzymatiques"
Des scientifiques de quatre instituts de recherche de la Science City Hamburg Bahrenfeld ont uni leurs forces pour mettre au point un dispositif expérimental révolutionnaire. Leur nouveau Spitrobot simplifie grandement l'observation des changements dans les protéines lorsqu'elles remplissent leurs fonctions. La cristallographie à résolution temporelle devient ainsi accessible aux groupes de recherche non spécialisés, car les échantillons peuvent désormais être préparés dans des laboratoires standard et traités ailleurs par des méthodes automatisées à haut débit. Le dispositif accélérera la recherche fondamentale dans le domaine de la santé et des maladies. L'équipe vient de présenter le concept du Spitrobot dans la revue Nature Communications.
Le Spitrobot
Lea von Soosten, UKE
De gauche à droite : Friedjof Tellkamp (MPSD), Pedram Mehrabi (UHH) et Eike C. Schulz (UKE)
Jörg Harms, MPSD
Pour mettre au point les futurs médicaments et concevoir de nouvelles applications biotechnologiques, il est fondamental que les scientifiques comprennent les changements qui interviennent dans les protéines pendant qu'ils se produisent. Actuellement, le début et la fin de la réaction peuvent être étudiés, mais les nombreuses étapes intermédiaires sont généralement absentes du tableau. La manière la plus simple de visualiser ces différentes étapes consiste à prendre des "instantanés" de la protéine tout au long de la réaction. Plusieurs de ces instantanés mis ensemble produisent alors un "film d'arrêt" en 3D, montrant les changements dans la structure de la protéine au fil du temps sous tous les angles.
Jusqu'à présent, ces expériences nécessitaient un accès direct à des accélérateurs de particules (synchrotrons et XFEL) et à des installations expérimentales complexes, ce qui est hors de portée de nombreux scientifiques. C'est pourquoi des chercheurs de l'université de Hambourg (UHH), de l'Institut Max Planck pour la structure et la dynamique de la matière (MPSD), du Laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL) et du Centre médical universitaire de Hambourg Eppendorf (UKE) (tous à Hambourg) ont conçu une alternative différente et beaucoup plus accessible : le Spitrobot.
Le Spitrobot simplifie considérablement l'ensemble du processus de préparation des échantillons, depuis la fixation initiale des cristaux de protéines et le lancement de la réaction jusqu'au piégeage cryogénique précis des protéines à différents stades de leur transformation. Les réactions sont déclenchées simplement en "crachant" la solution de substrat sur la cible - une technologie développée précédemment par l'équipe. En vitrifiant les échantillons (c'est-à-dire en les refroidissant à l'état de verre), le Spitrobot dissocie la préparation des échantillons de la collecte des données. L'utilisation de normes industrielles garantit la facilité d'envoi des échantillons et leur compatibilité avec les routines à haut débit couramment disponibles dans les synchrotrons et autres installations. L'expérience peut donc être réalisée dans des laboratoires standard sans accès immédiat à des sources lumineuses - un avantage majeur pour la plupart des chercheurs en biologie structurale.
Pedram Mehrabi (UHH), chef du groupe de recherche Emmy Noether et premier auteur de l'article paru dans Nature Communications, déclare : "Le Spitrobot va considérablement accélérer la recherche sur les mécanismes enzymatiques. Il permet à des groupes de non-spécialistes de réaliser des expériences qui, auparavant, ne pouvaient être effectuées que par des experts. Cela devrait conduire à une application beaucoup plus répandue d'une expérience vraiment difficile".
Le Spitrobot a ses origines technologiques au MPSD, où Mehrabi et le dernier auteur, Eike C. Schulz, ont travaillé avec l'unité de soutien scientifique de l'Institut, dirigée par Friedjof Tellkamp. Schulz et Mehrabi ont poursuivi leurs travaux à l'UKE et à l'UHH, respectivement, afin d'évaluer l'appareil et de démontrer son applicabilité à des problèmes biotechnologiques et liés à des maladies. Ils ont été rejoints dans leurs efforts par des collègues de l'EMBL de Hambourg qui ont démontré que des changements dans la protéine peuvent être observés pendant les réactions catalytiques.
"Nous avons conçu le Spitrobot en pensant au laboratoire typique de biologie structurale. C'est pourquoi nous avons cherché une solution polyvalente, robuste et simple qui permette aux utilisateurs de travailler avec des cristaux de petite et de grande taille et qui combine la manière la plus simple d'initier une réaction avec la capacité de couvrir les échelles de temps de la majorité des enzymes. Cela permettra à un plus grand nombre de groupes de recherche d'aborder un plus large éventail de questions, allant de la biotechnologie à la recherche sur la santé et les maladies", explique M. Schulz, qui dirige désormais son propre groupe de recherche junior sur les infections à l'UKE, financé par le ministère allemand de l'éducation et de la recherche.
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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