Une étude collaborative entre l'Institut de technologie de Tokyo (Tokyo Tech) et l'Université de Tokyo rapporte une série d'indicateurs de glucose à base de protéines fluorescentes vertes qui aideront les enquêtes sur le métabolisme énergétique dans les cellules vivantes. Nommé Glifons Verts, ces indicateurs sont les premiers du genre conçus pour être adaptés à l'imagerie en direct de cellules de mammifères et à l'imagerie simultanée aux côtés d'autres indicateurs de couleur.

Les Glifons Verts (protéines fluorescentes vertes indicatrices de glucose), sont extrêmement sensibles à différentes concentrations de glucose, une source d'énergie essentielle pour la croissance cellulaire, prolifération et survie.

Dans leur étude publiée dans la revue Chimie analytique , des chercheurs, dont Tetsuya Kitaguchi du laboratoire de chimie et des sciences de la vie de l'Institut de technologie de Tokyo, ont montré que les capteurs atteignaient jusqu'à sept fois la luminosité fluorescente en réponse au glucose.

Ils disent que leur réalisation élargit la boîte à outils pour surveiller la dynamique du glucose, permettant aux biologistes cellulaires de visualiser simultanément de nombreuses molécules dans des cellules d'intérêt particulières. "De nombreux scientifiques aimeraient imager plusieurs molécules dans les mêmes cellules en utilisant différents indicateurs de couleur afin d'étudier leur interaction spatiale et temporelle, " dit Kitaguchi. " C'est pourquoi nous avons besoin de capteurs qui peuvent être facilement appliqués à l'imagerie multicolore. "

Sur la base de leur expertise accumulée dans la conception et le développement de biocapteurs, l'équipe a créé trois types de Glifons capables de visualiser une gamme utile de concentrations de glucose, de centaines de micromolaires à des dizaines de concentrations millimolaires. Nommé Green Glifon50, Glifon600 vert et Glifon4000 vert, les trois capteurs ont des valeurs EC50 de 50 M, 600 M et 4, 000 M respectivement.

Les chercheurs ont démontré que les trois Glifons peuvent être appliqués pour visualiser le glucose dans différentes parties de la cellule telles que le cytoplasme, noyau et mitochondries des cellules HeLa vivantes. Ils ont également confirmé que leurs capteurs sont adaptés à l'imagerie bicolore. Des tests utilisant des cellules bêta pancréatiques de souris ont révélé que les Glifons verts peuvent être facilement utilisés pour visualiser le glucose à côté de l'indicateur de calcium fluorescent rouge, Rhod-2.

Pour vérifier si les Glifons sont adaptés à l'imagerie de cellules vivantes en temps réel, ils ont mené des expériences en utilisant le ver rond Caenorhabditis elegans comme modèle animal. Ils ont réussi à observer une augmentation de l'intensité de fluorescence du Green Glifon4000 dans le muscle pharyngé situé dans la gorge du ver.

L'étude actuelle s'appuie sur les travaux de Kitaguchi et de ses collègues sur de nombreux types de biocapteurs, qu'ils ont nommé de façon colorée d'après des oiseaux et des bêtes mythiques. "Pour les capteurs de seconds messagers, nous avons décidé de donner des noms aux oiseaux :Flamindo et cGull. Et pour les capteurs du métabolisme, nous avons nommé d'après la chimère :MaLion et Glifon, " explique Kitaguchi.

Il dit que toutes les connaissances acquises jusqu'à présent ont été inestimables pour optimiser la structure de Glifons. "Par exemple, nous avons réalisé que la longueur du linker dans la structure de la protéine est importante lorsque nous avons développé Flamindo, " dit-il. " Plus tard, nous avons découvert que la séquence d'acides aminés dans le linker est cruciale lorsque nous avons développé cGull et MaLions."

Regarder vers l'avant, Les glifons pourraient aider à faire progresser la compréhension de plusieurs maladies chroniques et liées au mode de vie, notamment le diabète et l'obésité, car ils sont liés au déséquilibre glycémique. De nombreux groupes de recherche étudient maintenant comment les édulcorants artificiels, par exemple, pourrait perturber le métabolisme du glucose. Beaucoup reste à explorer, comme l'effet sur la santé des édulcorants artificiels est un sujet de débat en cours, dit Kitaguchi.