Les chercheurs ont créé un nouveau système de marquage de proximité à l'échelle nanométrique qui cible rapidement les résidus d'histidine, fournissant un nouvel outil chimique dans la modification chimique des protéines.

Les résultats de leurs recherches ont été publiés dans le Journal de l'American Chemical Society le 27 avril, 2021.

Modification chimique des protéines, une technologie qui introduit des fonctions dans la structure chimique des protéines par des liaisons fortes irréversibles, est utilisé pour la création de biomatériaux à base de protéines et pour les systèmes d'administration de médicaments.

Pour effectuer des modifications, le marquage des protéines est nécessaire. L'étiquetage de proximité est l'une de ces techniques. Il marque des biomolécules situées à proximité d'une protéine d'intérêt qui peuvent ensuite également être marquées et analysées.

Cependant, il n'y a que quelques réactions chimiques qui peuvent être appliquées aux méthodes de modification chimique des protéines. De plus, il y a eu très peu de rapports sur la modification sélective des résidus d'histidine.

Dans les approches électrophiles précédentes, la faible nature nucléophile des résidus d'histidine entraîne une faible sélectivité pour les autres acides aminés nucléophiles.

Un produit chimique inorganique gazeux connu sous le nom d'oxygène singulet a aidé à surmonter cette barrière. L'oxygène singulet est une espèce chimique hautement réactive avec des durées de vie à l'échelle de la microseconde et des distances de diffusion à l'échelle du nanomètre.

Le groupe de recherche a utilisé des nucléophiles pour capturer les intermédiaires électrophiles produits par la réaction de l'oxygène singulet avec des résidus d'histidine. La réactivité élevée de l'oxygène singulet a conduit à une réaction rapide et complète.

Les méthodes conventionnelles de marquage à l'histidine prennent plusieurs heures pour modifier chimiquement les résidus d'histidine des protéines. Encore, cette méthode a modifié les résidus d'histidine en quelques minutes seulement par irradiation en lumière visible du photocatalyseur dans des conditions de pH physiologique.

L'auteur correspondant, le Dr Shinichi Sato de l'Institut de recherche sur les frontières pour les sciences interdisciplinaires de l'Université de Tohoku, a déclaré que leur découverte avait ouvert la porte à la recherche sur l'analyse des protéines à l'aide d'oxygène singulet. "L'utilisation de méthodes conventionnelles de production d'oxygène singulet peut potentiellement devenir une technologie qui clarifie la transduction du signal intracellulaire inexplorée et les interactions protéine-protéine."