Les scientifiques ont développé une nouvelle technologie qui a permis d’isoler et d’étudier comment une seule protéine – 10 000 fois plus fine qu’un cheveu humain – se comporte et change au fil du temps.
Le chercheur PhD Arman Yousefi (L) et le chercheur principal Dr Cuifeng Ying (R) dans le laboratoire. Crédit d’image: Université de Nottingham Trent
L’équipe de l’Université de Nottingham Trent affirme que le travail – le premier du genre – leur permet de voir comment une protéine se comporte dans son environnement naturel et qu’il pourrait aider à mieux comprendre les protéines liées à la maladie et comment elles pourraient répondre à certaines thérapies.
La recherche implique l’utilisation d’une concentration très élevée de lumière qui, lorsque le faisceau est transmis à travers une nanostructure spécialement conçue, génère la bonne quantité de force pour saisir et maintenir une seule protéine dans le fluide sans l’endommager.
La technologie est capable de détecter comment la lumière est diffusée et les chercheurs peuvent analyser ces données uniques pour révéler le comportement de la protéine en temps réel.
La protéine est étudiée dans son environnement liquide naturel, car la technique de l’équipe peut imiter le corps en modifiant des facteurs tels que la concentration en sel, le pH ou les niveaux d’oxygène.
Comme preuve de concept, les chercheurs ont étudié la ferritine, une protéine dans le sang qui stocke et libère le fer pour prévenir les maladies associées à la dérégulation du fer, comme l’anémie.
Au cours de l’étude, ils ont pu faire la distinction entre la ferritine avec et sans fer – car les données ont révélé des différences de poids et de mouvement – et même le point auquel la ferritine sans fer a commencé à capturer et à stocker le fer.
Ils disent que l’étude a approfondi la compréhension du mécanisme d’absorption du fer des protéines de ferritine, ce qui pourrait conduire à de nouvelles thérapies pour les maladies liées au fer.
Jusqu’à présent, les études sur la ferritine n’ont pu utiliser des mesures d’ensemble que pour quantifier les caractéristiques d’un grand nombre de protéines, ce qui fournit des informations limitées sur leurs changements structurels.
Les chercheurs affirment que parce que les changements protéiques se produisent avant les symptômes de la maladie, leurs travaux pourraient permettre d’identifier et de traiter une gamme de maladies beaucoup plus tôt.
« Pour pouvoir voir des choses au-delà de votre vue, vous avez d’abord besoin de la bonne technologie. Notre nanostructure nous permet d’observer les protéines à l’échelle nanométrique », a déclaré le chercheur principal, le Dr Cuifeng Ying, de l’École des sciences et technologies de l’Université Nottingham Trent.
Elle a déclaré: «Cette technique nous permet d’étudier le comportement d’une seule protéine vivante en utilisant un faisceau lumineux de haute intensité pour la piéger, la maintenir et l’étudier dans son propre environnement. Normalement, vous auriez besoin d’étudier de nombreuses protéines ensemble pour voir comment le groupe réagit.
« Beaucoup de protéines sont liées à la maladie ; si nous pouvons voir la racine du problème, nous pouvons potentiellement les traiter mieux et plus tôt.
Arman Yousefi, doctorant à l’Université de Nottingham Trent et premier auteur de cette étude, a déclaré : « La lumière diffusée nous fournit une empreinte digitale unique pour nous montrer comment la protéine se comporte. En ce qui concerne la ferritine, nous avons observé l’état rigide et détendu de la protéine avec et sans fer et même le processus de collecte et de stockage du fer de son environnement.
Cette technologie et cette technique nous permettent d’identifier les changements protéiques en relation avec l’émergence et la progression de la maladie. Nous pouvons examiner de nombreuses protéines et voir comment elles réagissent à différents médicaments. À l’avenir, cette percée pourrait jouer un rôle clé dans l’amélioration des taux de survie et la réduction des coûts des soins de santé. Il n’existait jusqu’à présent aucun outil permettant d’étudier les protéines de cette manière sans les détruire.
Mohsen Rahmani, professeur d’ingénierie à NTU et membre Wolfson de la Royal Society
L’étude, qui a également impliqué l’Université de Nottingham et l’Institut Adolphe Merkle de l’Université de Fribourg en Suisse, est publiée dans la revue Nano-lettres.
