Des chercheurs du Molecular Biosensor and Imaging Center (MBIC) de l'Université Carnegie Mellon augmentent la luminosité d'un groupe de sondes fluorescentes appelées fluoromodules qui sont utilisées pour surveiller les activités biologiques de protéines individuelles en temps réel. Cette dernière avancée améliore leur technologie de module fluor en la faisant briller d'un ordre de grandeur plus brillant que les protéines fluorescentes typiques. Les nouveaux fluoromodules sont cinq à sept fois plus lumineux que la protéine fluorescente verte améliorée (EGFP), un développement qui ouvrira de nouvelles voies de recherche.

Dans un article publié en ligne dans le Journal de l'American Chemical Society , Les chercheurs du MBIC dévoilent une nouvelle classe de colorants fluorogènes à base de dendrons appelés « colorants, " qui amplifient le signal émis par leurs fluoromodules.

« En utilisant des concepts empruntés à la chimie, les mêmes concepts utilisés dans des choses comme les points quantiques et les cellules solaires à récolte de lumière, nous avons pu créer une structure qui agit comme une antenne, intensifier la fluorescence de l'ensemble du fluoromodule, " dit Marcel Bruchez, professeur agrégé de recherche en chimie et directeur du programme MBIC.

Les fluoromodules de MBIC sont constitués d'un colorant appelé fluorogène et d'une protéine d'activation du fluorgène (FAP). La FAP est génétiquement exprimée dans une cellule et liée à une protéine d'intérêt, où il reste sombre jusqu'à ce qu'il entre en contact avec son fluorogène associé. Lorsque la protéine et le colorant se lient, le complexe émet une lueur fluorescente, permettant aux chercheurs de suivre facilement la protéine à la surface des cellules et dans les cellules vivantes. Les Fluoromodules sont uniques en ce qu'ils n'ont pas besoin d'être lavés pour un étiquetage spécifique, ils viennent dans un spectre de couleurs, et elles sont plus photostables que les autres protéines fluorescentes.

Pour rendre les fluoromodules plus lumineux, les chercheurs ont amplifié le signal d'une de leurs sondes existantes. Ils ont pris un de leurs fluorogènes standard, vert malachite, et l'a couplé avec un autre colorant appelé Cy3 dans un complexe que les chercheurs ont appelé un "colorant". Le Dyedron est basé sur un type spécial de structure arborescente appelé dendron, avec une molécule de vert malachite agissant comme le tronc et plusieurs molécules Cy3 agissant comme les branches.

Les deux colorants ont des spectres d'émission et d'absorption qui se chevauchent - Cy3 émet généralement de l'énergie à une longueur d'onde où le vert malachite absorbe de l'énergie - et ce chevauchement permet aux colorants de transférer efficacement l'énergie entre eux. Lorsque les molécules de colorant Cy3 sont excitées par une source lumineuse, comme un laser, ils "donnent" immédiatement leur énergie d'excitation au vert malachite, amplifier le signal émis par le vert malachite.

Chaque dyèdre mesure environ 1 à 2 nanomètres et a une taille de 3000 g/mol. Le très lumineux, mais très petit, les particules de colorant permettent aux chercheurs d'étendre leurs recherches sur l'imagerie des cellules vivantes. Précédemment, lors d'expériences de microscopie utilisant des protéines fluorescentes, fluoromodules et colorants fluorescents, si les chercheurs voulaient augmenter la luminosité, ils augmenteraient soit l'intensité du laser utilisé pour visualiser les protéines, soit étiqueteraient la protéine étudiée avec de nombreuses copies de l'étiquette fluorescente. Les deux méthodes avaient le potentiel de modifier la biologie du système étudié, soit par l'énergie plus intense provenant du laser, soit par l'augmentation du poids causée par les multiples balises ajoutées à la protéine. La nouvelle approche fournit une seule étiquette de protéine compacte avec une amélioration du signal fournie en agrandissant seulement modestement la molécule de colorant ciblée.

Les chercheurs du MBIC utilisent actuellement des fluoromodules pour étudier des protéines à la surface des cellules, et j'espère intégrer la technologie à l'intérieur des cellules dans un proche avenir. En outre, ils créeront des teintures pour leurs autres complexes FAP/colorant existants.