Le comportement d'une cellule est aussi mystérieux que les sautes d'humeur d'un adolescent. Cependant, Les chercheurs de l'Université du Missouri font un pas de plus vers la compréhension du comportement cellulaire, à l'aide d'un microscope spécialisé.

Précédemment, pour étudier les membranes cellulaires, les chercheurs devaient souvent congeler des échantillons. Les protéines contenues dans ces échantillons ne se comporteraient pas comme elles le feraient dans un environnement biologique normal. Maintenant, à l'aide d'un microscope à force atomique, les chercheurs peuvent observer des protéines individuelles dans un échantillon non congelé, agissant dans un environnement biologique normal. Ce nouvel outil d'observation pourrait aider les scientifiques à mieux prédire comment les cellules se comporteront lorsque de nouveaux composants seront introduits.

"Ce qui manque actuellement en biologie cellulaire, c'est la capacité de prédire le comportement des cellules, " dit Gavin King, professeur agrégé de physique et d'astronomie au MU College of Arts and Science, et professeur adjoint conjoint de biochimie. "Nous ne connaissons pas encore tous les détails sur un certain nombre de processus biologiques. Par exemple, lorsqu'un médicament est introduit dans une cellule, il doit traverser la membrane, ce qui peut créer une réaction. Plus nous avons de connaissances sur cette réaction, mieux nous pourrons créer des médicaments qui peuvent cibler un domaine spécifique et, peut-être, entraîner moins d'effets secondaires."

Le microscope à force atomique est capable de tracer la forme tridimensionnelle d'une protéine individuelle dans des conditions biologiques (dans un fluide à température ambiante). Il est composé d'un bras robotique avec une petite aiguille attachée à une extrémité. Les chercheurs positionnent le bras précisément sur l'échantillon qu'ils souhaitent analyser. Puis, en tapotant très doucement l'aiguille plusieurs fois dans l'échantillon en divers points, un temps réel, l'image tridimensionnelle d'une protéine est développée.

Pour cette étude, les chercheurs se sont concentrés sur l'imagerie des conséquences d'une réaction chimique se produisant dans une protéine particulière d'E. coli qui est responsable du transport d'autres protéines à travers la membrane cellulaire. Ils ont choisi E. coli pour cette étude en raison de la simplicité de ses cellules. Alors que les chercheurs ne pouvaient pas contrôler le moment précis où la réaction s'est produite, le mouvement de tapotement du microscope à force a permis aux chercheurs de voir en temps réel comment cette protéine changeait de forme en réponse à la libération d'énergie chimique. Ces changements conformationnels sont directement liés à la fonction biologique de la protéine.

"Nous pouvons garder nos yeux sur une seule protéine, ajouter divers composants, et puis regarde ce qui se passe, " King a dit. "C'est comme faire un film d'une seule molécule faisant son travail biologique. Nous en sommes vraiment aux premiers jours de la compréhension des détails mécaniques du fonctionnement des cellules, mais à mesure que ces outils deviennent de plus en plus précis, ils pourraient nous fournir des informations essentielles à l'avenir."

L'étude, "Observation d'une seule molécule des changements de conformation induits par les nucléotides dans l'hydrolyse basale du SecA-ATP, " a été publié dans Avancées scientifiques .