Comme une radio bidirectionnelle qui peut à la fois recevoir et émettre des ondes radio, la nanoantenne fluorescente conçue par Alexis Vallée-Bélisle et son équipe reçoit de la lumière d’une couleur et, en fonction du mouvement de la protéine qu’elle détecte, renvoie de la lumière d’une autre couleur, que nous pouvons détecter. L’une des principales innovations de ces nano-antennes est que la partie réceptrice de l’antenne (vert vif) est également utilisée pour détecter la surface moléculaire de la protéine étudiée via une interaction moléculaire. Crédit : Caitlin Monney
Des chercheurs de l’Université de Montréal ont créé une nanoantenne pour surveiller les mouvements des protéines. Rapporté la semaine dernière dans Nature Methods, le dispositif est une nouvelle méthode pour surveiller le changement structurel des protéines au fil du temps &ndash ; et pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre les nanotechnologies naturelles et celles conçues par l’homme.
“Les résultats sont si excitants que nous travaillons actuellement à la création d’une start-up pour commercialiser et rendre cette nanoantenne disponible pour la plupart des chercheurs et l’industrie pharmaceutique,”a déclaré Alexis Vallée-Bélisle, professeur de chimie à l’UdeM et auteur principal de l’étude.
Une antenne qui fonctionne comme une radio bidirectionnelle
Il y a plus de 40 ans, des chercheurs ont inventé le premier <span aria-describedby="tt" class="glossaryLink" data-cmtooltip="
“> synthétiseur d’ADN pour créer des molécules qui codent l’information génétique. “Ces dernières années, les chimistes ont réalisé que l’ADN pouvait également être utilisé pour construire une variété de nanostructures et de nanomachines”ajoute le chercheur, qui est également titulaire de la Chaire de recherche du Canada en bioingénierie et en bionanotechnologie.
“Inspirés par les propriétés “Lego” de l’ADN, dont les éléments constitutifs sont généralement 20 000 fois plus petits qu’un cheveu humain, nous avons créé une nano-antenne fluorescente basée sur l’ADN, qui peut aider à caractériser la fonction des protéines. Comme une radio bidirectionnelle qui peut à la fois recevoir et émettre des ondes radio, la nanoantenne fluorescente reçoit de la lumière d’une couleur ou d’une longueur d’onde et, en fonction du mouvement de la protéine qu’elle détecte, elle renvoie de la lumière d’une autre couleur, que nous pouvons détecter. &rdquo ;
L’une des principales innovations de ces nanoantennes est que la partie réceptrice de l’antenne est également utilisée pour détecter la surface moléculaire de la protéine étudiée via une interaction moléculaire.
L’un des principaux avantages de l’utilisation de l’ADN pour concevoir ces nanoantennes est que la chimie de l’ADN est relativement simple et programmable “, a déclaré Scott Harroun, doctorant en chimie à l’Université de Montréal et premier auteur de l’étude. On peut facilement attacher une molécule fluorescente à l’ADN, puis attacher cette nanoantenne fluorescente à une nanomachine biologique, comme une enzyme.
“En ajustant soigneusement la conception de la nanoantenne, nous avons créé une antenne de cinq nanomètres de long qui produit un signal distinct lorsque la protéine remplit sa fonction biologique&rdquo ;
Les nanoantennes fluorescentes ouvrent de nombreuses voies passionnantes en biochimie et en nanotechnologie, estiment les scientifiques.
“Par exemple, nous avons pu détecter, en temps réel et pour la première fois, la fonction de l’enzyme phosphatase alcaline avec une variété de molécules biologiques et de médicaments,&rdquo ; dit Harroun. “Cette enzyme a été impliquée dans de nombreuses maladies, y compris divers cancers et l’inflammation intestinale.
“En plus de nous aider à comprendre comment les nanomachines naturelles fonctionnent ou fonctionnent mal, entraînant ainsi des maladies, cette nouvelle méthode peut également aider les chimistes à identifier de nouveaux médicaments prometteurs et guider les nano-ingénieurs dans le développement de nanomachines améliorées,&rdquo ; ajoute Dominic Lauzon, co-auteur de l’étude et doctorant en chimie à l’UdeM.
L’une des principales avancées permises par ces nanoantennes est également leur facilité d’utilisation, selon les scientifiques.
“Ce qui nous enthousiasme le plus, c’est de réaliser que de nombreux laboratoires dans le monde, équipés d’un spectrofluoromètre conventionnel, pourraient facilement utiliser ces nano-antennes pour étudier leur protéine favorite, par exemple pour identifier de nouveaux médicaments ou pour développer de nouvelles nanotechnologies,”a déclaré Vallée-Bélisle.
Référence : “Surveillance des protéineschangement conformationnel à l’aide de nanoantennes fluorescentes&rdquo ; par Scott G. Harroun, Dominic Lauzon, Maximilian C. C. J. C. Ebert, Arnaud Desrosiers, Xiaomeng Wang et Alexis Vallée-Bélisle, 30 décembre 2021, Nature Methods .
DOI : 10.1038/s41592-021-01355-5
Le financement a été assuré par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, le Fonds de recherche du Québec et Nature et technologies, les Chaires de recherche du Canada, le Réseau québécois de recherche sur la fonction, l’ingénierie et les applications des protéines et l’Université de Montréal.
