Célibataire

Crédit : Christoph Burgstedt/Getty Images

À l'Université d'Oxford, des scientifiques ont développé une technologie de nanopores capable d'identifier trois modifications post-traductionnelles (PTM) différentes dans des protéines individuelles, même au plus profond des longues chaînes protéiques. Les scientifiques ont affirmé que leur technologie « [pose] les bases de la compilation d’inventaires des protéoformes dans les cellules et les tissus ».

La technologie a été présentée dans Nature Nanotechnology, dans un article intitulé « Détection de nanopores sans enzyme des modifications post-traductionnelles au sein de polypeptides longs ». L'article note que l'identification des protéoformes d'une seule molécule nécessite une connaissance de l'architecture des longues chaînes polypeptidiques, connaissance qui s'est révélée insaisissable. Bien qu'il existe des méthodes permettant de transférer des protéines repliées à travers des nanopores à l'état solide ou des nanopores protéiques de grande taille, ces méthodes n'ont pas encore localisé les PTM dans une séquence polypeptidique. Les méthodes qui ont détecté les PTM n’ont pu le faire que dans des peptides courts.

Dans leur article, les scientifiques d'Oxford ont décrit leur approche : « Nous utilisons l'électro-osmose dans un nanopore à charge sélective pour la capture, le déploiement et la translocation non enzymatiques de polypeptides individuels de plus de 1 200 résidus. Les polyprotéines de thiorédoxine non marquées subissent un transport à travers le nanopore, avec un déploiement de co-translocation directionnel se produisant unité par unité à partir de l'extrémité C ou N. Les réactifs chaotropes à des concentrations non dénaturantes accélèrent l’analyse.

Les scientifiques ont développé la technologie de séquençage de l’ADN/ARN des nanopores. Plus précisément, les scientifiques ont utilisé un flux d’eau directionnel pour capturer et déplier les protéines 3D en chaînes linéaires et les alimenter à travers des pores juste assez larges pour permettre le passage d’un seul acide aminé. Les variations structurelles ont été identifiées en mesurant les modifications d'un courant électrique appliqué à travers le nanopore. Différentes molécules ont provoqué différentes perturbations du courant, leur donnant une signature unique.

L'équipe a démontré avec succès l'efficacité de la méthode dans la détection de trois modifications différentes du PTM (phosphorylation, glutathionylation et glycosylation). Celles-ci comprenaient des modifications profondes dans la séquence de la protéine. Il est important de noter que la méthode ne nécessite pas l’utilisation de marqueurs, d’enzymes ou de réactifs supplémentaires.

Selon l'équipe de recherche, la nouvelle méthode de caractérisation des protéines pourrait être facilement intégrée aux dispositifs portables de séquençage de nanopores existants pour permettre aux chercheurs de constituer rapidement des inventaires de protéines de cellules et de tissus uniques. Cela pourrait faciliter les diagnostics au point de service, permettant la détection personnalisée de variantes protéiques spécifiques associées à des maladies telles que le cancer et les troubles neurodégénératifs.

"Cette méthode simple mais puissante ouvre de nombreuses possibilités", a déclaré Yujia Qing, PhD, professeur agrégé de chimie organique à l'Université d'Oxford et auteur correspondant de la présente étude. « Dans un premier temps, cela permet d’examiner des protéines individuelles, telles que celles impliquées dans des maladies spécifiques. À plus long terme, la méthode a le potentiel de créer des inventaires étendus de variantes protéiques dans les cellules, ouvrant ainsi la voie à des informations plus approfondies sur les processus cellulaires et les mécanismes pathologiques.

L'autre auteur correspondant de l'étude actuelle était Hagan Bayley, PhD, professeur de biologie chimique à l'Université d'Oxford et co-fondateur d'Oxford Nanopore Technologies. Il a souligné que la capacité d’identifier et d’identifier les modifications post-traductionnelles et autres variations protéiques au niveau d’une seule molécule « est extrêmement prometteuse pour faire progresser notre compréhension des fonctions cellulaires et des interactions moléculaires ». Il a ajouté que cela pourrait « ouvrir de nouvelles voies pour la médecine personnalisée, les diagnostics et les interventions thérapeutiques ».

Les auteurs de l'étude ont souligné que les technologies permettant d'analyser les protéines cellulaires et leurs millions de variantes au niveau d'une seule molécule permettraient de découvrir des informations substantielles jusqu'alors inconnues en biologie.