Le développement de traitements pharmaceutiques est difficile - les cliniciens et les chercheurs savent qu'un certain médicament peut réguler des fonctions particulières, mais ils pourraient ne pas savoir comment cela fonctionne réellement. Des chercheurs de l'Université d'agriculture et de technologie de Tokyo (TUAT) ont développé un nouveau méthode simplifiée pour mieux comprendre les mécanismes moléculaires qui sous-tendent ces interactions.

Ils ont publié leur approche le 17 décembre, 2020 en Chimie organique et biomoléculaire, un journal de la Royal Society of Chemistry du Royaume-Uni.

« Nous avons entrepris de développer une nouvelle méthode à base de nanoparticules d'or pour l'identification de cibles de petites molécules bioactives qui rationalise les étapes laborieuses actuelles afin que nous puissions rapidement découvrir comment ces molécules fonctionnent, " dit Kaori Sakurai, professeur agrégé au Département de biotechnologie et des sciences de la vie de la TUAT.

Les petites molécules bioactives sont des composés chimiques, comme les produits pharmaceutiques, qui peuvent être facilement délivrés et interagir avec les cellules d'un corps. En se liant à des protéines spécifiques, ces molécules peuvent recâbler un processus biologique pour arrêter ou améliorer quelle que soit la fonction initiale. Par exemple, les petites molécules bioactives d'un agent anticancéreux se lieront à une protéine dans les cellules cancéreuses pour inhiber leur croissance incontrôlée. Ils peuvent même tromper les cellules cancéreuses en leur faisant subir une mort cellulaire programmée.

Le défi est qu'il n'est pas toujours clair quelles protéines sont ciblées ou s'il existe d'autres protéines ciblées qui peuvent potentiellement provoquer des effets secondaires indésirables. En utilisant une technologie appelée étiquetage par photoaffinité, les chercheurs peuvent mettre en lumière des protéines cibles et les marquer instantanément, les capturer et les identifier. Cependant, l'étiquetage par photoaffinité nécessite beaucoup de temps et de ressources pour développer l'étiquette spécifique, assurez-vous qu'il est attaché à la bonne cible dans la cellule, puis purifiez la protéine cible marquée.

"Le marquage par photoaffinité est une approche puissante pour la découverte de petites protéines cibles de molécules, " dit Sakurai. " Cependant, son utilisation en routine a été entravée par plusieurs problèmes, y compris le marquage inefficace des protéines et la purification ultérieure et les difficultés techniques de transformation de petites molécules bioactives en sondes appropriées. »

L'équipe de Sakurai a précédemment fourni une solution au premier problème en utilisant une nanoparticule d'or comme échafaudage modulaire sur lequel une sonde spécifique peut être conçue. Dans le récent article, ils se sont concentrés sur le développement d'un processus de préparation en une étape.

Étant donné que les nanoparticules d'or ont des surfaces pouvant contenir des pièces modulaires, les chercheurs peuvent construire efficacement des assemblages personnalisés en mélangeant simplement des blocs de construction, selon le co-auteur de l'article Kanna Mori, un étudiant diplômé du Département de biotechnologie et des sciences de la vie de la TUAT.

"Les sondes de photoaffinité peuvent être facilement obtenues à partir des précurseurs de sonde, préassemblé avec trois types de blocs de construction, chacun contenant un groupe cliquable, un groupe photoréactif et un groupe espaceur soluble dans l'eau, puis incorporer rapidement une petite molécule d'intérêt grâce à la 'chimie du clic, '", a déclaré Mori.

La petite molécule fabriquée, même après avoir été conjugué à la nanoparticule, se comporte comme une molécule mère qui se lierait naturellement à une protéine, et le groupe photoréactif réagit à une irradiation de lumière ultraviolette qui active la sonde. Une fois activé, la sonde peut capturer et isoler une protéine cible.

"Nous avons démontré que les précurseurs de sondes de photoaffinité cliquables fourniront un accès rapide aux sondes de photoaffinité de différents types de petites molécules bioactives pour identifier leurs protéines cibles, " dit Sakurai.

Prochain, les chercheurs prévoient d'explorer l'utilité des sondes à nanoparticules d'or dans des études d'identification de cibles dans des cellules vivantes, étendre leur travail pour tenir compte des conditions physiologiques. Ils prévoient également d'introduire des produits naturels complexes et certains produits pharmaceutiques dans les nanoparticules d'or pour commencer à identifier leurs protéines cibles inconnues.