Les protéines peuvent être contrôlées avec une lumière de différentes longueurs d'onde. Même plusieurs à la fois, grâce à un nouvel outil.

Protéines photosensibles, également appelés outils optogénétiques, peut être allumé et éteint par des impulsions lumineuses, déclenchant ainsi des processus cellulaires spécifiques. Une équipe de recherche de la Ruhr-Universität Bochum (RUB) a caractérisé un nouvel outil optogénétique, la protéine parapinopsine, qui peut être allumé et éteint avec des signaux lumineux très faibles et courts. Les longueurs d'onde d'excitation requises à cet effet diffèrent grandement de celles utilisées par d'autres outils optogénétiques connus. Par conséquent, il est possible d'utiliser deux de ces outils simultanément. Les équipes dirigées par le professeur Stefan Herlitze et le professeur Klaus Gerwert rendent compte de ces résultats dans l'article de couverture de la revue ChemBioChem à partir du 2 mars 2020.

Protéine d'un poisson

Alors que les chercheurs s'étaient auparavant principalement concentrés sur l'étude de la protéine mélanopsine, ils utilisaient maintenant de la parapinopsine. "Cet outil est un opsin, c'est-à-dire une protéine G couplée, récepteur photosensible de l'organe pinéal de la lamproie japonaise, " explique Dennis Eickelbeck du Département de zoologie générale et de neurobiologie de la RUB. Les chercheurs ont utilisé des méthodes électrophysiologiques et optiques pour analyser le récepteur. En combinant ces approches expérimentales, les chercheurs du département de biophysique ont créé un premier modèle structurel en 3D de la parapinopsine à l'aide de méthodes assistées par ordinateur. « Ce modèle structurel nous permettra à l'avenir de formuler des hypothèses sur la dynamique des mécanismes moléculaires complexes de la parapinopsine à l'aide de simulations biomoléculaires, " précise le Dr Till Rudack.

Dans le cadre de cette collaboration RUB, les chercheurs ont démontré que la parapinopsine de lamproie, qu'ils ont nommée « lampe UV », peut être utilisée pour activer ou désactiver une voie de signalisation spécifique de la protéine G avec une lumière de différentes longueurs d'onde. "Nous utilisons la lumière UV pour allumer et la lumière dans la plage de longueur d'onde bleue pour éteindre, " dit Dennis Eickelbeck.

Étant donné que la plage de longueurs d'onde utilisée pour l'allumage se situe loin dans la plage des UV, La lampe UV peut théoriquement être utilisée simultanément avec d'autres outils optogénétiques. "Par exemple, dans la même expérience, nous avons pu contrôler une voie de signalisation à l'aide d'une lampe UV avec de la lumière UV et bleue et utiliser un autre outil optogénétique avec de la lumière verte et rouge pour une autre voie de signalisation, " explique Dennis Eickelbeck. " A l'avenir, le modèle 3-D nous permettra d'analyser et de manipuler la dépendance à la longueur d'onde de la parapinopsine afin d'adapter la protéine à d'autres applications optogénétiques, " prédit Klaus Gerwert.

Les chercheurs s'intéressent également au fait que la protéine est extrêmement sensible à la lumière. Par conséquent, des impulsions lumineuses extrêmement courtes de faible intensité de l'ordre de quelques millisecondes suffisent pour le contrôle continu de la voie de signalisation correspondante. Par conséquent, les effets nocifs potentiels du rayonnement lumineux sur les cellules sont réduits.