Une collaboration entre POSTECH, l'École de médecine de l'Université catholique de Daegu et l'Université nationale de Séoul dévoile une nouvelle stratégie pour identifier les protéines clés dans la communication des organelles. Cette approche améliore notre capacité à identifier les protéines essentielles aux interactions organelles dans des contextes spatiaux et temporels spécifiques.
En biologie cellulaire, comprendre les complexités de la fonction cellulaire au niveau moléculaire reste une entreprise primordiale. Un accent scientifique important a été mis sur la compréhension des interactions au niveau des sites de contact des organites, en particulier entre les mitochondries et le réticulum endoplasmique (RE). Ces sites sont des plaques tournantes essentielles pour l’échange de biomolécules essentielles, telles que les lipides et le calcium, essentielles au maintien de l’homéostasie cellulaire. Les perturbations de cette communication inter-organite sont impliquées dans l'apparition de diverses maladies, notamment des troubles neurodégénératifs, soulignant la nécessité d'élucider les mécanismes régissant les interactions entre organites. Cependant, l’étude de ces complexes dynamiques présente des défis importants en raison du manque d’outils disponibles, compliquant la quête de compréhension des sites de contact ER-mitochondries.
Née de ce besoin, une nouvelle stratégie appelée « OrthoID » a été développée grâce aux efforts collaboratifs de scientifiques de POSTECH, de l'École de médecine de l'Université catholique de Daegu et de l'Université nationale de Séoul. Présenté dans Communications naturellesOrthoID relève ce défi en affinant notre capacité à identifier les protéines qui agissent comme médiateurs dans ces conversations critiques.
Les méthodes traditionnelles reposaient largement sur le système de paires de liaison streptavidine-biotine (SA-BT), dérivé de la nature, pour marquer et isoler ces protéines médiatrices. Cependant, cette approche a ses limites, notamment dans la capture du spectre complet des interactions protéiques entre deux organites différents. OrthoID surmonte ces limitations en introduisant une paire de liaisons synthétiques supplémentaire, la cucurbitacée[7]uril-adamantane (CB[7]-Ad), pour travailler aux côtés de SA-BT. La combinaison de systèmes de paires de liaison mutuellement orthogonales a permis une identification et une analyse plus précises des protéines médiatrices qui se déplacent librement entre le RE et les mitochondries, facilitant ainsi une exploration plus approfondie des protéines impliquées dans les sites de contact des organelles et découvrant leurs rôles dans les fonctions cellulaires et les maladies. mécanismes.
Grâce à des expériences méticuleuses, les chercheurs ont démontré l’efficacité d’OrthoID pour marquer rapidement et avec précision les protéines impliquées dans les processus dynamiques de communication des organites. En tirant parti des techniques de marquage de proximité (APEX2 et TurboID) avec des systèmes de paires de liaison orthogonales, la méthode a efficacement marqué et isolé les protéines facilitant les interactions critiques entre les mitochondries et l'ER. Cette approche identifie non seulement les protéines connues impliquées dans les contacts ER-mitochondries, mais découvre également de nouvelles protéines candidates, notamment LRC59, dont les rôles au niveau du site de contact étaient auparavant inconnus. De plus, ils ont également réussi à identifier les multiples ensembles de protéines subissant des changements structurels et localisés à la jonction ER-mitochondries au cours de processus cellulaires critiques tels que la mitophagie, où les mitochondries endommagées sont ciblées pour la dégradation.
« La flexibilité et la modularité d'OrthoID font partie de ses plus grands atouts. » déclare le professeur Kimoon Kim qui a dirigé la recherche de POSTECH. Cette adaptabilité permet non seulement l'étude de divers sites de contact d'organites, mais ouvre également de nouvelles voies pour explorer les communications cellulaires complexes, surmontant les limites techniques des méthodes existantes.
OrthoID se présente comme un outil de recherche polyvalent et utile, visant à décoder le langage complexe de la communication cellulaire. On s'attend à ce que cela facilite les découvertes qui auront de profondes implications pour comprendre la santé cellulaire, élucider les mécanismes de la maladie et favoriser le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques.
Professeur Kyeng Min Park de l'École de médecine de l'Université catholique de Daegu
L'équipe collaborative comprenait le professeur Kimoon Kim et le Dr Ara Lee du Département de chimie, le Dr Gihyun Sung de la Division de science des matériaux avancés de l'Université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH), le professeur Kyeng Min Park de l'Université catholique de Daegu. École de médecine, professeur Hyun-Woo Rhee du Département de chimie et professeur Jong-Seo Kim de l'École des sciences biologiques de l'Université nationale de Séoul.
Ce travail a été soutenu par la Fondation nationale de recherche de Corée (NRF) et l'Institut des sciences fondamentales (IBS).
