Dans un article commun, chercheurs de l'Université de Constance, L'Université de Bielefeld et l'ETH Zurich démontrent pour la première fois que la technique de résonance paramagnétique électronique (RPE) RIDME (amélioration de la modulation dipolaire induite par la relaxation) peut être appliquée pour déterminer les distances entre les marqueurs de spin à base de gadolinium (III) dans les cellules. La détermination de la distance dans la cellule par résonance paramagnétique électronique (RPE) révèle des informations structurelles essentielles sur les biomacromolécules, y compris leur conformation ainsi que les processus de pliage et de dépliage.

Les méthodes conventionnelles de détermination des distances en cellule telles que la double résonance électron-électron (DEER ou PELDOR) sont principalement beaucoup moins sensibles que RIDME, fournir des profondeurs de modulation jusqu'à cinq fois plus petites, présentent certaines limitations en ce qui concerne la bande passante d'excitation et sont techniquement plus exigeants. En tant que technique à fréquence unique qui utilise des retournements de spin induits par la relaxation pour déterminer la distance entre deux étiquettes de spin, c'est-à-dire entre deux électrons non appariés, RIDME surmonte tous ces inconvénients.

Cette technique permet aux chercheurs de travailler avec des molécules dans des conditions natives, en tant que professeur Malte Drescher et auteur principal Dr Mykhailo Azarkh, tous deux de l'Université de Constance, souligner :« Nous avons commencé par analyser la conformation d'une protéine à l'intérieur de la cellule. Avec des techniques moins sensibles, on est obligé d'insérer et de marquer beaucoup de protéines pour pouvoir l'observer, ce qui n'est pas du tout ce qui se passe dans la nature. Idéalement, nous voulons travailler avec des concentrations physiologiquement pertinentes. Puisque RIDME est beaucoup plus sensible que DEER, cela nous permet de faire exactement cela. Nous sommes maintenant en mesure de résoudre des problèmes que nous ne serions pas en mesure de résoudre autrement".

La performance du RIDME en cellule a été évaluée à la bande Q à l'aide de règles moléculaires rigides marquées avec Gd (III)-PyMTA et microjointes dans des ovocytes de Xenopus laevis (grenouille à griffes africaine). En d'autres termes, les chercheurs ont utilisé un système modèle où la distance précise entre les étiquettes de spin était déjà connue, leur permettant de vérifier les mesures RIDME. L'article résultant intitulé "Gd(III)–Gd(III) Relaxation-Induced Dipolar Modulation Enhancement for In-Cell Electron Paramagnetic Resonance Distance Determination" a été publié en ligne dans le Journal des lettres de chimie physique le 13.03.2019.

La détermination de la distance RIDME en cellule a été développée et testée dans le cadre du projet en cours financé par l'ERC "SPICE - Spectroscopy in cells", pour laquelle Malte Drescher, Professeur Heisenberg de spectroscopie des systèmes complexes à l'Université de Constance, et son équipe de recherche ont été récompensés par une ERC Consolidator Grant d'une valeur d'environ deux millions d'euros en 2017. Leur objectif est de développer de nouvelles approches de la spectroscopie qui leur permettent d'explorer des structures biologiques plus grandes et plus complexes au niveau moléculaire de la cellule.

La prochaine étape de cette ligne de recherche sera d'identifier d'autres marqueurs de spin appropriés et de développer RIDME pour une application dans des molécules où la distance entre les marqueurs de spin est inconnue. Une attention particulière sera portée aux molécules associées aux maladies neuro-dégénératives telles que la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson.