Cette figure illustre un capteur à base de nanopores de protéines pour la détection de protéines dans un fluide biologique complexe avec une précision d'une seule molécule. Sur le côté gauche, le capteur, qui est une protéine transmembranaire modifiée, adopte une conformation avec un « bobber » se déplaçant à l'extrémité du pore. Sur le côté droit, la capture de la protéine proie éloigne le flotteur de l'ouverture des nanopores. Le compartiment au sommet de la membrane contient du sérum sanguin. En outre, une tension est appliquée entre les deux faces de la membrane afin de générer un courant électrique, créant un signal que les scientifiques peuvent surveiller et voir lorsqu'une protéine pénètre dans le nanopore. Crédit :Jiaxin Sun et Liviu Movileanu.
Comme trouver une aiguille dans une botte de foin, Liviu Movileanu peut trouver une seule molécule dans le sang. Movileanu, professeur à l'Université de Syracuse, et récemment diplômé Ph.D. l'étudiant Avinash Thakur présentera ses recherches lundi, 17 février à la 64e réunion annuelle de la Biophysical Society à San Diego, Californie. Leur nouvelle technologie a de nombreuses applications, des tests de diagnostic à la découverte de médicaments.
Movileanu a commencé à « courir après les interactions protéine-protéine dans des conditions semblables à une maladie » après ses études postdoctorales. En tant que post-doctorant, il a commencé à utiliser des nanopores, de minuscules trous dans les membranes cellulaires à travers lesquels les scientifiques envoient des courants électriques. Lorsqu'une molécule individuelle, comme une protéine, pénètre dans le pore, le courant électrique change d'une manière qui permet aux scientifiques d'identifier l'identité de la molécule. Mais pour comprendre comment différentes protéines interagissaient les unes avec les autres, il avait besoin de modifier le système. L'un des défis était que les protéines regroupées sont trop grosses pour tenir dans le nanopore, où la mesure a généralement lieu. Pour surmonter cela, Thakur et Movileanu sont allés à la pêche.
Thakur et Movileanu ont créé la "pêche" moléculaire en fusionnant un récepteur modifié qui agit comme un "hameçon et appât, " via une ligne protéique courte flexible ", " à un nanopore de protéine "canne et moulinet". Ensuite, ils ont ajouté une petite protéine supplémentaire qui agit comme un "bobber" de pêche. quand quelque chose s'accroche, il arrête de bouger, qui alerte les scientifiques qu'il y a quelque chose sur le "crochet". Cette approche ingénieuse leur a permis d'utiliser un pore trop petit pour que de gros complexes protéiques deviennent un capteur d'interactions protéiques.
Contrairement aux appâts de pêche, où un ver pourrait attraper une truite ou un poisson-chat, L'appât de Thakur et Movileanu est à la fois extrêmement spécifique et totalement personnalisable pour trouver n'importe quelle protéine d'intérêt, et il fonctionne même dans des solutions complexes comme des échantillons de sang ou de biopsie. Cette ingénierie précise des protéines a une importance pratique dans le diagnostic, et en raison de sa spécificité, il n'y a pas de signaux faussement positifs potentiels produits par les constituants d'un échantillon de biofluide complexe. En outre, des calculs avec plusieurs de ces « cannes à pêche » peuvent révéler la concentration de la protéine d'intérêt dans la solution.
« Ce capteur a des perspectives réalistes dans de nombreux domaines biomédicaux, " dit Movileanu. Il pourrait être étendu pour inclure de nombreuses protéines pour le diagnostic des maladies, découvrir des biomarqueurs de maladies, ou trouver de nouveaux médicaments qui perturbent ou améliorent les interactions protéiques. "Nous avons démontré la preuve de concept, " dit Movileanu, et la prochaine étape consiste à l'agrandir pour trouver les aiguilles dans beaucoup plus de meules de foin.
