Les scientifiques ont intégré la plus petite antenne jamais fabriquée – elle ne mesure que cinq nanomètres de long. Contrairement à leurs homologues beaucoup plus grands que nous connaissons tous, cette petite choisie n’a pas été construite pour transmettre des ondes radio, mais pour percer les secrets des protéines en constante évolution.

La nanoantenne est constituée d’ADN, les molécules qui portent les instructions génétiques, environ 20 000 fois plus petites qu’un cheveu humain Le . Il est également fluorescent, ce qui signifie qu’il utilise des signaux lumineux pour enregistrer et rapporter des informations.

Et ces signaux lumineux peuvent être utilisés pour étudier le mouvement et l’évolution des protéines en temps réel.

Une partie de l’innovation de cette antenne particulière est que la partie réceptrice capture également la surface moléculaire de la protéine étudiée. Le résultat est un signal clair lorsque la protéine remplit sa fonction biologique.

« Comme une radio bidirectionnelle qui peut à la fois recevoir et transmettre des ondes radio, la nanoantenne fluorescente reçoit de la lumière d’une couleur ou d’une longueur d’onde et réémet de la lumière d’une couleur différente, en fonction du mouvement de la protéine qu’elle détecte, ce que nous faisons. « reconnaître », explique le chimiste Alexis Vallée-Bélisle de l’Université de Montréal (UdeM) au Canada.

Plus précisément, la tâche de l’antenne est de mesurer les changements structurels des protéines au fil du temps. Les protéines sont de grandes molécules complexes qui effectuent toutes sortes de tâches importantes dans le corps, du soutien du système immunitaire à la régulation du fonctionnement des organes.

Cependant, dans l'accomplissement de leurs tâches, les protéines subissent des changements structurels constants, passant d'un état à l'autre dans un processus très complexe que les scientifiques appellent la dynamique des protéines . Et nous n'avons pas vraiment de bons outils pour suivre ces dynamiques protéiques en action.

"L'étude expérimentale des états de transition des protéines reste un défi majeur, car les techniques à haute résolution structurelle, y compris la résonance magnétique nucléaire et la cristallographie aux rayons X, ne peuvent souvent pas être directement appliquées pour étudier les états transitoires des protéines" , explique l'équipe dans leur article .

La dernière technologie de synthèse d'ADN - en développement depuis environ 40 ans - est capable de créer des nanostructures sur mesure de différentes longueurs et flexibilités, optimisées pour remplir les fonctions souhaitées.

Un avantage de cette antenne ADN super petite par rapport aux autres techniques d’analyse est qu’elle est capable de détecter des états protéiques de très courte durée. Cela signifie, selon les chercheurs, qu’il existe de nombreuses applications potentielles, tant en biochimie qu’en nanotechnologie en général.

« Par exemple, pour la première fois, nous avons pu démontrer la fonction de l’enzyme phosphatase alcaline en temps réel avec un grand nombre de molécules biologiques et de médicaments », explique le chimiste Scott Harroun de l’UdeM. « Cette enzyme est associée à de nombreuses maladies, y compris divers types de cancer et d’inflammation intestinale. »

En explorant "l'universalité" de sa conception, l'équipe a testé avec succès son antenne avec trois protéines différents modèles - la streptavidine, la phosphatase alcaline et la protéine G - mais il y a peut-être beaucoup plus à faire, et l 'un des avantages de la nouvelle antenne est sa polyvalence.

« Les nanoantennes peuvent être utilisées pour surveiller divers mécanismes biomoléculaires en temps réel, y compris les petits et les grands changements conformationnels - en principe, tout événement pouvant affecter l’émission de fluorescence du colorant », écrit l’équipe dans son post .

L’ADN devient de plus en plus populaire en tant que bloc de construction que nous pouvons synthétiser et manipuler pour créer des nanostructures comme l’antenne dans cette étude.La chimie de l’ADN est relativement facile à programmeret facile à utiliser après la programmation.

Les chercheurs veulent maintenant créer une start-up commerciale afin que la technologie de la nanoannaen puisse être pratique emballée et utilisée par d'autres, qu'il s'agisse d'organismes pharmaceutiques ou d'autres équipes de recherche.

« Ce qui nous plaît peut-être le plus, c’est la prise de conscience que de nombreux laboratoires à travers le monde équipés d’un spectrofluoromètre conventionnel pourraient facilement utiliser ces nanoantennes pour étudier leur protéine préférée, par exemple pour identifier de nouveaux médicaments ou développeurs de nouvelles nanotechnologies »,explique Vallée-Bélisle.

La recherche a été publiée dansNature Methods.

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