Une nouvelle méthode utilise la fluorescence pour détecter les formes de protéines potentiellement pathogènes lorsqu'elles se démêlent en raison du stress ou de mutations. Une équipe de chercheurs de Penn State et de l'Université de Washington a repensé un composé fluorescent et développé une méthode pour allumer simultanément deux protéines différentes lorsqu'elles se replient et s'agrègent à l'intérieur d'une cellule vivante, mettant en évidence des formes susceptibles de jouer un rôle dans plusieurs maladies neurodégénératives, dont la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson. Deux articles récents décrivant la méthode apparaissent en ligne dans ChemBioChem et le Journal de l'American Chemical Society .

« Pour fonctionner correctement, les protéines se replient dans des structures très précises, mais le stress environnemental ou les mutations pathogènes peuvent entraîner un mauvais repliement et une agrégation des protéines, " dit Xin Zhang, professeur adjoint de chimie et de biochimie et biologie moléculaire à Penn State et chef de l'équipe de recherche. "L'agrégation des protéines est un processus en plusieurs étapes, et on pense que la forme intermédiaire, que les techniques d'imagerie précédentes ne pouvaient pas détecter, est responsable de plusieurs maladies, dont la maladie d'Alzheimer, Parkinson, Diabète de type 2, et la mucoviscidose. Nous avons développé la méthode Aggregation Tag - AggTag - pour voir ces intermédiaires auparavant indétectables - les oligomères solubles - ainsi que les agrégats finaux dans les cellules vivantes. »

Les techniques antérieures pour identifier l'agrégation des protéines utilisaient des composés fluorescents qui étaient toujours allumés, ce qui a rendu impossible la distinction des protéines correctement repliées de la forme intermédiaire car les deux déclenchent une fluorescence diffuse de faible niveau. La méthode AggTag utilise « la fluorescence d'activation, " de sorte que le composé ne s'allume que lorsqu'un mauvais pliage commence à se produire.

"Lorsque le composé fluorescent a beaucoup d'espace pour se déplacer, il tourne librement et reste éteint, comme en présence d'une protéine correctement repliée, " dit Yu Liu, professeur adjoint de recherche en chimie à Penn State et développeur clé de la méthode AggTag. "Mais quand la protéine commence à mal se replier et à s'agréger, le mouvement du composé devient restreint et il commence à s'allumer. La fluorescence diffuse indique la présence d'oligomères intermédiaires, tandis que de petits points de fluorescence plus brillante indiquent que les agrégats insolubles les plus denses sont présents."

Pour permettre cette distinction entre les formes, l'équipe de recherche a repensé le noyau responsable de la couleur de la protéine fluorescente verte (GFP), qui est couramment utilisé dans les études d'imagerie car il émet une fluorescence lorsqu'il est exposé à certaines longueurs d'onde de la lumière. Le composé repensé se lie à une étiquette, qui à son tour fusionne à une protéine ciblée pour l'imagerie.

L'équipe de recherche a utilisé deux types différents d'étiquettes disponibles dans le commerce, Halo-tag et SNAP-tag, qui, lorsqu'il est utilisé avec AggTag, peut induire une fluorescence rouge ou verte, respectivement. Parce que les Halo-tags et les SNAP-tags n'interagissent pas les uns avec les autres, ils peuvent être utilisés pour imager simultanément deux protéines différentes avec les deux couleurs. L'équipe a également conçu les balises afin que les couleurs verte et rouge puissent être inversées, donner aux chercheurs des options pour l'imagerie future.

"Nous prévoyons de continuer à développer cette méthode afin de pouvoir signaler la transition d'oligomères en agrégats insolubles à l'aide d'un changement de couleur, " a déclaré Zhang. " Cette méthode fournit une nouvelle boîte à outils pour étudier l'agrégation des protéines, qui est actuellement un sujet très étudié parmi les scientifiques. Espérons que cela nous permettra de mieux comprendre l'ensemble du processus d'agrégation des protéines et le rôle de chacune de ces formes dans la progression des maladies neurodégénératives et autres."