Les techniques de microscopie modernes permettent d’examiner le fonctionnement interne des cellules avec des détails étonnants. "Nous pouvons désormais observer l'arrangement et l'interaction de protéines individuelles au microscope", déclare le professeur Ralf Jungmann, président de la chaire de physique moléculaire de la vie au LMU et Max Planck Fellow au MPI de biochimie.

L'équipe du biophysicien a récemment développé la méthode révolutionnaire RESI (Resolution Enhancement by Sequential Imaging). Cette technique peut être utilisée pour améliorer la résolution de la microscopie à fluorescence jusqu'à l'échelle d'Ångström, bien en dessous de la limite classique de diffraction de la lumière. Les molécules marqueurs conjuguées à l'ADN, que les chercheurs attachent précisément aux molécules qu'ils souhaitent mieux comprendre, sont cruciales à cet égard.

L'équipe de Jungmann a présenté une technique dans la revue Nature Methods. qui peut être utilisé pour quantifier dans quelle mesure les molécules de biomarqueurs se lient aux protéines cibles. "C'est absolument crucial si l'on veut faire des déclarations quantitativement fiables", explique le physicien.

Si vous connaissez l’efficacité du marquage, vous pouvez ainsi réaliser une protéomique résolue spatialement. Cela vous permet de découvrir non seulement ce que font les protéines individuelles dans une cellule, mais aussi dans quelle mesure elles sont présentes et comment leur quantité et leur comportement changent dans certaines circonstances. "Mais cela n'est possible que si nous pouvons évaluer dans quelle mesure l'étiquetage a fonctionné." En effet, seules les protéines marquées émettent des éclairs de lumière au microscope et deviennent ainsi visibles.

La méthode développée par l'équipe de Jungmann rend possible cette évaluation en ajoutant un biomarqueur de référence aux protéines cibles. Ce marqueur "brille" d'une couleur différente pendant la microscopie, de sorte que les protéines marquées avec succès apparaissent en deux couleurs.

L'équipe de Jungmann l'a démontré, entre autres, en utilisant la protéine membranaire CD86 :la référence produit une fluorescence rose, le marqueur réel une fluorescence bleuâtre. Cela crée un motif d’innombrables points de lumière roses et bleus. Là où le marquage n'a pas fonctionné, seule la référence s'allume individuellement. L'efficacité du marquage est calculée à partir du rapport des molécules éclairées doubles et simples.

La méthode offre plusieurs avantages par rapport aux méthodes précédentes pour déterminer l'efficacité de liaison :« Elle fonctionne non seulement in vitro, mais aussi in vivo, c'est-à-dire dans le contexte de cellules intactes », explique Jungmann. "La technique peut également être appliquée à une variété de molécules cibles, de biomarqueurs et d'échantillons différents et est compatible avec toute une gamme de méthodes de super-résolution."

Un moyen fiable et largement applicable d'évaluer l'efficacité des marqueurs est crucial pour garantir une évaluation précise des données et permettre des comparaisons fiables entre différents liants, conditions d'étiquetage et laboratoires de recherche.

Les auteurs de l'étude sont certains que la nouvelle méthode de quantification a ouvert la voie à une expansion significative du potentiel de leur méthode de microscope à super-résolution :« Nous pouvons désormais également envisager des applications biomédicales spécifiques dans lesquelles la détection quantitative de protéines et de processus est d'une grande importance. importance", déclare Jungmann.

Cela inclut la recherche sur le cancer, par exemple, où les informations sur les interactions entre les protéines à la surface des cellules et les médicaments à résolution moléculaire sont essentielles au développement de nouveaux types de médicaments.