Les scientifiques peuvent désormais utiliser la lumière pour activer les fonctions des protéines à l’intérieur et à l’extérieur des cellules vivantes. La nouvelle méthode, appelée SpyLigation activée par la lumière, peut activer des protéines qui sont normalement désactivées pour permettre aux chercheurs de les étudier et de les contrôler plus en détail. Cette technologie a des utilisations potentielles dans l’ingénierie tissulaire, la médecine régénérative et la compréhension du fonctionnement du corps.
Les protéines accomplissent presque toutes les tâches importantes en biologie, y compris le traitement de l’ADN, la métabolisation des nutriments et la lutte contre les infections. Quand, où et comment les protéines deviennent actives sont importants pour une variété de processus biologiques. De plus en plus, les scientifiques explorent également si les fonctions des protéines peuvent être activées et désactivées pour traiter la maladie.
« Avec de nouveaux outils pour contrôler la fonction des protéines, en particulier ceux qui offrent une activation contrôlée dans le temps et dans l’espace, nous travaillons à l’ingénierie de tissus complexes pour la transplantation », a déclaré l’auteur principal Cole A. DeForest, professeur agrégé de génie chimique doté de Weyerhaeuser à l’université. du Washington College of Engineering et professeur agrégé de bio-ingénierie, un département commun au UW College of Engineering and School of Medicine.
Étant donné que beaucoup plus de personnes pourraient bénéficier de greffes de tissus ou d’organes qu’il n’y a de donneurs disponibles, ces méthodes offrent de réelles promesses dans la lutte contre la crise de la pénurie d’organes. »
Cole A. DeForest, auteur principal
Comme indiqué le 17 avril dans la revue Nature Chemistry, une équipe dirigée par Emily Ruskowitz et Brizzia Munoz-Robles du groupe de recherche DeForest a montré que des fragments de protéines chimiquement modifiés peuvent être réunis en ensembles fonctionnels à l’aide de brefs éclairs de lumière.
Les scientifiques ont appliqué leur nouvelle méthode pour contrôler la lueur d’une protéine fluorescente verte dérivée du muscle d’anguille japonaise. Des fragments inactifs de cette protéine ont été mélangés et placés dans un gel de type Jell-O. Ensuite, des lasers ont été utilisés pour recombiner de manière irréversible ces fragments en protéines complètes et brillantes. En contrôlant la trajectoire du laser, un motif précis de protéines incandescentes pourrait être formé. Les scientifiques ont gravé des images microscopiques d’un husky, leur mascotte universitaire, dans le gel. Ils ont également utilisé des lasers pour créer une image 3D brillante d’un chien pas beaucoup plus grand qu’un cheveu humain.
L’équipe a également montré qu’ils pouvaient activer des protéines à l’intérieur des cellules humaines. Trois minutes d’exposition à la lumière ont suffi à activer des protéines spécifiques impliquées dans l’édition du génome. Un tel outil pourrait un jour être utilisé pour diriger les modifications génétiques vers des zones très spécifiques du corps.
Semblable à la chimie dite du clic, qui a fait l’objet du prix Nobel de chimie 2022, la SpyLigation activée par la lumière permet aux protéines modifiées de réagir les unes avec les autres à l’intérieur des systèmes vivants. S’étendant au-delà des approches antérieures, cependant, la nouvelle méthode permet un contrôle précis du moment et de l’endroit où de telles réactions chimiques se produisent.