Les résultats indiquent des interventions thérapeutiques potentielles pour la maladie d'Alzheimer et d'autres maladies

Une équipe de scientifiques du Japon a récemment obtenu une dégradation plus efficace de la protéine d'albumine sérique humaine -; une protéine importante dans le sang -; via une irradiation infrarouge à haute intensité, en fixant un complexe de zinc métal à la protéine.

Leurs résultats indiquent un potentiel d'application future de certains complexes métalliques à des interventions thérapeutiques pour des maladies telles que la maladie d'Alzheimer.

Les métalloenzymes artificielles sont des composés hybrides qui sont synthétisés en fixant des complexes métalliques aux molécules de protéines. Au cours des dernières années, ces composés ont suscité une attention considérable dans les communautés de recherche en raison de leur applicabilité en tant que catalyseurs bio-inspirés, dans les cellules de biocarburants et dans des interventions thérapeutiques telles que la dégradation ciblée des protéines et l'administration de médicaments.

Pour faire avancer la recherche sur leur application dans la dégradation ciblée des protéines, une équipe de scientifiques de l'Université des sciences de Tokyo, au Japon, et de l'Université Complutense de Madrid, en Espagne, a examiné la dégradation d'une métalloenzyme spécifique lors de l'irradiation avec un rayonnement infrarouge à haute énergie. Cette métalloenzyme était celle qu'ils avaient créée en fixant un complexe de zinc métallique (ZnL) à l'albumine sérique humaine (HSA).

L'utilisation du rayonnement infrarouge à haute énergie pour dégrader les protéines n'est pas nouvelle. Par exemple, une étude antérieure de l'Université des sciences de Tokyo a utilisé cette technique pour dégrader plusieurs agrégats de protéines, y compris l'agrégat de protéines dont l'accumulation entre les neurones dans le cerveau, appelée plaque amyloïde, provoque la maladie d'Alzheimer.

Ce que la présente étude révèle, comme l'explique le Dr Takashiro Akitsu, scientifique principal, c'est que « Lorsque l'albumine sérique humaine est conjuguée à un complexe de zinc, les dommages aux protéines sont favorisés lors de l'irradiation avec un laser à électrons libres dans l'infrarouge moyen. »

Un laser à électrons libres dans l'infrarouge moyen (IR-FEL) est l'instrument que les scientifiques ont utilisé pour irradier l'hybride.

L'équipe de scientifiques composée du professeur Akitsu, du professeur Koichi Tsukiyama, du docteur Takayasu Kawasaki et du professeur adjoint Tomoyuki Haraguchi, entre autres, du Japon et du professeur Mauricio A. Palafox de Complutense de Madrid, en Espagne, a d'abord utilisé la spectroscopie infrarouge (IR) pour vérifier la attachement de ZnL à HSA. Les spectres IR qu'ils ont obtenus indiquaient également les longueurs d'onde optimales pour la dégradation: celles-ci étaient 1537, 1652 et 1622 cm^-1, correspondant respectivement aux deux liaisons amide dans HSA et à la double liaison carbone-azote de ZnL.

Les scientifiques ont créé des films minces à la fois du HSA et de l'hybride HSA + ZnL et ont irradié des parties ciblées de ces films.

Ils ont ensuite comparé les dommages causés par l'irradiation IR-FEL aux films, en utilisant une technique appelée microscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR) et un programme pour évaluer les changements dans la structure secondaire des protéines, appelé IR-SSE.

À 1622 cm^-1, la structure hybride HSA + ZnL ne s'est pas dissociée. Mais, aux deux autres longueurs d'onde, la structure protéique de la HSA, à la fois sous la forme de HSA pure et sous forme hybride, semble significativement endommagée. De plus, dans ces derniers cas, le composé hybride était plus dégradé que le HSA pur.

Les scientifiques pensent que l'attachement du ZnL à la protéine HSA a déstabilisé la structure protéique, lui permettant de se dégrader plus facilement. Globalement, cette fixation de ZnL était réalisable et a aidé à la dégradation de la protéine au lieu de l'atténuer.

Ces résultats sont présentés dans un article publié dans l'International Journal of Molecular Sciences, dans lequel les scientifiques soulignent que « à l'heure actuelle, le mécanisme de liaison exact entre le complexe et la protéine est inconnu. »

En outre, le professeur Akitsu précise que « des recherches sur diverses paires complexes protéine-métal sont en cours. » Les résultats de cette étude ne peuvent pas encore être généralisés et tant que les scientifiques n'auront pas de meilleures connaissances, les applications de ces hybrides complexes métal-protéine dans les interventions thérapeutiques ou dans d'autres domaines de la biotechnologie resteront limitées.

Néanmoins, cette étude, en plus des études antérieures menées à l'Université des sciences de Tokyo dans ce domaine, nous donne certainement l'espoir d'un avenir dans lequel les maladies qui impliquent des défauts protéiques, comme la maladie d'Alzheimer, sont guérissables.