Les chimistes ont développé une méthode pour détecter les changements dans les protéines qui peuvent signaler les premiers stades du cancer, Alzheimer, diabète et d'autres maladies graves. Angewandte Chemie publié l'ouvrage, dirigé par des chimistes de l'Université Emory et de l'Université Auburn. Les résultats offrent une nouvelle stratégie pour étudier les liens entre des modifications protéiques uniques et diverses pathologies.

« Les connaissances que nous acquérons grâce à notre nouveau la méthode chimique a le potentiel d'améliorer la capacité de détecter plus tôt des maladies telles que le cancer du poumon, quand le traitement peut être plus efficace, " dit Monika Raj, auteur principal de l'article et professeur agrégé de chimie Emory. « Une compréhension détaillée des modifications des protéines peut également aider à guider des personnes personnalisées, un traitement ciblé pour les patients afin d'améliorer l'efficacité d'un médicament contre le cancer."

Les chercheurs ont fourni une preuve de concept pour l'utilisation de leur méthode pour détecter les modifications d'une seule protéine, ou monométhylation. Leurs expériences en laboratoire ont été menées sur la protéine lysine exprimée par E. coli et d'autres organismes non humains.

La lysine est l'un des neuf acides aminés essentiels essentiels à la vie. Une fois la lysine synthétisée dans le corps humain, modifications de la protéine, connu sous le nom de méthylation, peut arriver. La méthylation est un processus biochimique qui transfère un atome de carbone et trois atomes d'hydrogène d'une substance à une autre. De telles modifications peuvent se produire en simple (monométhylation), formes doubles (diméthylation) ou triples (triméthylation). La déméthylation inverse ces modifications.

Les petits ajustements de méthylation et de déméthylation régulent les interrupteurs biologiques pour une multitude de systèmes dans le corps, comme le métabolisme et la production d'ADN.

« Dans un état normal, le processus de méthylation crée des modifications qui sont nécessaires pour garder votre corps fonctionnel et en bonne santé, " dit Ogonna Nwajiobi, un doctorat Emory. étudiant en chimie et premier auteur de l'article. "Mais le processus peut être détourné, créant des modifications qui peuvent conduire à des maladies.

Modifications de la lysine, en particulier, il ajoute, ont été liés au développement de nombreux cancers et autres maladies chez l'homme.

Sriram Mahesh, de l'Université d'Auburn est co-premier auteur de l'article. Xavier Streety, aussi d'Auburn, est co-auteur.

Le laboratoire Raj, spécialisée dans le développement d'outils de chimie organique pour comprendre et résoudre des problèmes de biologie, voulait mettre au point une méthode pour détecter les marques de monométhylation en lysine qui ont été exprimées par un organisme. La monométhylation est particulièrement difficile à détecter car elle laisse des changements négligeables dans la masse, charge ou d'autres caractéristiques d'une modification de la lysine.

Les chercheurs ont conçu des sondes chimiques, ions diazonium riches en électrons, qui ne se couplent qu'avec des sites de monométhylation à certaines conditions biocompatibles qu'ils peuvent contrôler, y compris un niveau de pH et une densité électronique particuliers. Ils ont utilisé des techniques de spectroscopie de masse et de résonance magnétique nucléaire pour montrer qu'ils avaient sélectivement atteint les bonnes cibles, et de confirmer le couplage des atomes sur les sites.

La méthode est unique car elle cible directement les sites de monométhylation. Une autre caractéristique unique de la méthode est qu'elle est réversible dans des conditions acides, permettant aux chercheurs de découpler les atomes et de régénérer l'état d'origine d'un site de monométhylation.

Le laboratoire Raj prévoit désormais de collaborer avec des chercheurs du Winship Cancer Institute d'Emory pour tester la nouvelle méthode sur des échantillons de tissus prélevés sur des patients atteints de cancer du poumon. L'objectif est d'identifier les différences dans les sites de monométhylation de la lysine chez les personnes atteintes et sans cancer du poumon.

"C'est comme une partie de pêche, " explique Nwajiobi. " La première étape consiste à utiliser notre méthode pour trouver les sites de monométhylation de la lysine dans des échantillons de tissus, ce qui est difficile à faire en raison de leur faible abondance. Une fois que nous avons trouvé les sites, notre méthode nous permet ensuite d'inverser le couplage avec notre sonde chimique, afin que les fonctions des sites puissent être étudiées dans leur état intact, formes originales."

Méthodes pratiques de détection précoce de nombreuses maladies, comme le cancer du poumon, sont nécessaires pour aider à améliorer les résultats pour les patients. "Si nous pouvons développer plus de moyens d'identifier le cancer du poumon plus tôt, qui peuvent ouvrir la porte à des traitements qui améliorent grandement le taux de survie, " dit Raj.

Les chercheurs espèrent étudier les différences de monométhylation de la lysine entre des échantillons prélevés sur des patients à différents stades du cancer du poumon, entre patients avec ou sans antécédents familiaux de la maladie, et entre ceux qui ont fumé et ceux qui n'en ont pas. Les connaissances acquises grâce à de telles analyses pourraient ouvrir la voie à des traitements ciblés, dit Raj.

Son laboratoire développe également des outils chimiques pour détecter sélectivement les sites de diméthylation et de triméthylation de la lysine, afin d'aider à mieux caractériser le rôle de la méthylation de la lysine dans la maladie.

"Nous espérons que d'autres chercheurs appliqueront également nos méthodes, et les outils chimiques que nous développons, pour mieux comprendre une gamme de cancers et de nombreuses autres maladies associées à la méthylation de la lysine, " dit Raj.