Des chercheurs de l'Université de Californie, Riverside a converti une protéine fluorescente naturelle des coraux en un biocapteur qui peut être utilisé pour surveiller le système cellulaire de la thiorédoxine (Trx), qui est une cible prometteuse pour le traitement du cancer.

Leur papier, intitulé "Surveillance redox de la thiorédoxine avec un biocapteur fluorescent rouge génétiquement codé, " a été récemment publié dans Nature Chimie Biologie . L'équipe de recherche comprend Huiwang Ai, professeur agrégé au Département de chimie; Fan de Yichong, un étudiant diplômé du programme de toxicologie environnementale et auteur principal de l'article ; Merna Makar, un étudiant de premier cycle; et Michael Wang, un élève du secondaire qui acquiert de l'expérience en recherche à l'UCR.

Le laboratoire Ai développe de nouveaux outils d'imagerie moléculaire pour scruter l'intérieur des cellules et comprendre leurs processus de communication et de signalisation. L'un de leurs axes est l'organisation spatio-temporelle de la signalisation redox et sa perturbation sous stress oxydatif. Les processus redox sont un élément régulateur majeur de la signalisation cellulaire chez l'homme. Espèces réactives de l'oxygène (ROS), qui sont des produits chimiques oxydants générés par les cellules en réponse à divers signaux, jouer un double rôle physiopathologique :d'une part médiateur des voies physiologiques de transduction du signal, tout en provoquant un stress oxydatif lorsque leurs niveaux sont élevés. Un stress oxydatif sévère peut entraîner des dommages et la mort des cellules et diverses maladies.

Les protéines de la famille de la thiorédoxine (Trx) jouent un rôle essentiel dans la régulation des processus d'oxydoréduction cellulaire. Cliniquement, il a été démontré que les taux de Trx sont élevés dans le plasma des patients atteints de cancer solide et de leucémie, et diminué lorsque la tumeur est enlevée chirurgicalement. Le système Trx est donc une cible thérapeutique anticancéreuse validée et des médicaments qui inhibent le système Trx sont actuellement en développement clinique avec des résultats prometteurs précoces. En outre, le système Trx a été proposé comme cible médicamenteuse pour certaines infections bactériennes et parasitaires.

La difficulté technique de surveiller directement l'état redox de Trx dans les cellules vivantes a considérablement entravé les enquêtes sur les rôles du système redox Trx et l'interaction entre Trx et d'autres composants de signalisation cellulaire. Maintenant, le laboratoire Ai a comblé cette lacune en créant le premier biocapteur fluorescent codé génétiquement qui peut surveiller directement l'état redox de Trx dans des cellules cancéreuses de mammifères vivantes. Combinant des techniques d'ingénierie des protéines et d'imagerie par fluorescence, le capteur qu'ils ont développé, nommé TrxRFP1, a surveillé avec succès la dynamique redox compartimentée de Trx causée par divers médicaments anticancéreux dans différents types de cellules cancéreuses.

Ce nouveau capteur ouvre de nouvelles opportunités pour comprendre la biologie de la Trx cellulaire, et de plus, pour le criblage à haut débit de nouveaux modulateurs moléculaires du système Trx. Fan de Yichong, un étudiant diplômé du laboratoire d'Ai, travaille actuellement sur le criblage rapide et quantitatif de bibliothèques de composés en utilisant TrxRFP1 comme indicateur. Le criblage peut conduire à l'identification d'inhibiteurs potentiels du système Trx, qui peuvent avoir des applications thérapeutiques.