Il est difficile de penser à un poisson avec une valeur globale plus élevée que le bar rayé ou le sébaste, comme on l'appelle dans la région de la baie de Chesapeake.

Morone saxatilis est apprécié des pêcheurs à la ligne qui pêchent aussi bien en eau douce qu'en eau salée. C'est une espèce commerciale précieuse, et gagne donc une place de choix dans la section des fruits de mer de nombreux restaurants et étals de poissonnerie.

Une équipe de scientifiques de William &Mary dirigée par Myriam Cotten étudie une autre vertu du bar rayé :le poisson contient des biomolécules qui se sont révélées prometteuses pour une utilisation thérapeutique en médecine humaine.

Cotten, professeur agrégé au département des sciences appliquées de l'université, est co-auteur d'un article récemment publié, "Le cuivre régule les interactions des peptides antimicrobiens de la piscidine des mastocytes de poisson avec les récepteurs du peptide formyl et l'héparine, " dans le Journal de chimie biologique .

Elle a expliqué que les peptides étudiés dans l'article sont des variétés d'armes moléculaires utilisées par le système immunitaire d'un animal, et produit par les mastocytes, les globules blancs spécialisés. Dans ce cas, l'animal sujet est un poisson, et ce sont donc des peptides "piscidine".

L'article note que les poissons sont soumis à un barrage d'agents pathogènes—bactériens, viral, parasitaire et fongique. Poisson, bien sûr, nager et respirer ce qui peut parfois être une soupe d'agents pathogènes. Quelque 65% des infections commencent dans les biofilms et restent en bonne santé, les poissons ont développé un système immunitaire puissant pour combattre les infections.

Cotten dit qu'elle travaille souvent avec d'autres scientifiques, en particulier lorsqu'il s'agit d'examens in vivo :« Je fais de la recherche fondamentale, j'adore ça ! Mais je ne fais pas in vivo, " a-t-elle expliqué. " C'est pourquoi il s'agit d'un travail collaboratif. "

Par exemple, elle a dit qu'en 2015, après les avoir étudiés pendant une décennie, elle a découvert que ses peptides pouvaient lier le cuivre. Ce fut une découverte importante.

"Les ions cuivre forment des radicaux, et les radicaux peuvent attaquer les molécules biologiques voisines, accrocher et endommager certaines liaisons chimiques, " expliqua Cotten.

Elle a collaboré avec Hao Hong à l'Université du Michigan, qui a testé ses peptides chargés de cuivre in vivo appliqués à une tumeur cancéreuse sur une souris. Les résultats, bien que préliminaire, sont prometteurs, Cotten ajouté.

Les radicaux chargés de cuivre pourraient être une nouvelle arme importante dans les guerres contre les tumeurs et les infections, et les mécanismes décrits dans le J. Biol. Chimie papier sont les prochaines étapes nécessaires sur la voie des essais cliniques. L'article décrit les peptides comme des couteaux suisses qui non seulement attaquent directement les bactéries, mais activent également les cellules immunitaires de l'organisme hôte pour aider à combattre les infections.

Alors qu'elle travaille à une meilleure compréhension du mécanisme biochimique des piscidines et d'autres biomolécules qui pourraient un jour être utilisées pour lutter contre les infections chez l'homme, Cotten se décrit à juste titre comme une chimiste biophysique.

"Cela signifie que j'étudie les systèmes biologiques avec des outils physiques, " a-t-elle expliqué. La cristallographie est l'un des outils physiques incontournables pour les chimistes, mais Cotten étudie les membranes biologiques et note, "Tout ce qui a à voir avec une membrane, qui lie une membrane, qui cible une membrane, est très difficile à étudier avec la cristallographie lorsqu'elle est liée à cette membrane."

Par conséquent, L'outil de prédilection de Cotten est la résonance magnétique nucléaire, ou RMN. Elle poursuit son enquête dans le laboratoire RMN du Small Hall sur le campus William &Mary, travailler avec un groupe qui comprend le chercheur Dr Alex Greenwood, un spécialiste RMN, et soutenu par un financement de la National Science Foundation.

"La RMN est l'une des meilleures techniques pour interroger des échantillons qui ne cristallisent pas, " a déclaré Cotten. "Lorsque vous examinez une substance antimicrobienne qui attaque très probablement les membranes ou qui a peut-être des cibles internes, comme l'ADN, il n'y a vraiment pas de méthode au niveau atomique autre que la RMN qui puisse étudier des échantillons non cristallins."

La résonance magnétique nucléaire est une technique ou plutôt un ensemble de techniques sensibles et exigeantes. Bien avant qu'elle ne vienne chez William &Mary, Cotten connaissait les travaux de RMN en cours ici, en particulier les travaux de Robert Vold, ancien membre du corps professoral des départements de physique et de sciences appliquées.

"Quand j'étais étudiant diplômé, J'étais en admiration devant le travail du professeur Vold, " a déclaré Cotten. " J'ai encore des piles de ses papiers que j'ai imprimés il y a 20 ans. Et je ne l'ai jamais rencontré jusqu'à ce que j'obtienne le travail ici."

Cotten a commencé à travailler dans le grand laboratoire magnétique de Small Hall, en utilisant le 17,6 teslas, Aimant de 750 mégahertz utilisé par Vold. Mais elle ne pouvait pas simplement marcher et mettre ses échantillons dans l'aimant. Vold, avec Gina Hoatson et un certain nombre d'autres utilisateurs du grand aimant, l'avait utilisé pour étudier des échantillons non biologiques. Le travail de Cotten implique l'examen des membranes biologiques.

"Quand je suis venu ici, l'instrument a été mis en place pour les matériaux. J'ai dû acheter de nouvelles sondes pour faire de la RMN ici, " elle a expliqué.

Les utilisateurs de RMN aiment comparer l'aimant à une perceuse et les sondes à des mèches :une perceuse peut utiliser n'importe quel nombre de mèches, selon les matériaux. Le type de « bits » dont Cotten a besoin pour étudier les membranes sont appelés sondes statiques. Un de ses collaborateurs, Peter Gor'kov du National High Magnetic Field Lab de l'État de Floride, construit les nouvelles sondes pour elle.

Les échantillons sont orientés sur des plaques de verre puis ils entrent dans la gorge de l'aimant, la bobine. L'aimant zappe l'échantillon avec un champ magnétique. Les noyaux atomiques de l'échantillon ont leur propre environnement électronique et résonnent à des fréquences uniques dans le champ magnétique.

La sonde se trouve à l'intérieur de l'aimant, environ deux pieds, utilisant des ondes radio pour capter le transfert de niveau d'énergie dans un signal qui, une fois décodé, peut fournir beaucoup de détails sur la structure moléculaire de l'échantillon.

Cotten se dit "profondément passionnée" par l'utilisation de la RMN car elle permet d'étudier le mouvement des molécules, pas seulement leur structure. Et le mouvement moléculaire est très important pour sa compréhension des phénomènes associés aux membranes.

"Les molécules ne fonctionnent pas en étant gelées dans l'espace. Les molécules bougent, " expliqua-t-elle. " Si vous avez une substance antimicrobienne, il doit se déplacer vers un site où il attaque une cellule. Quand c'est là, il doit changer la structure de ce à quoi il est lié afin d'endommager ce site. C'est très dynamique."

Cotten et son équipe travaillent à installer les nouvelles sondes compatibles avec les biomolécules dans le laboratoire RMN pour poursuivre l'étude des peptides de poisson, qui sont prometteurs pour un éventail toujours plus large d'applications cliniques.