Le mystère des organismes complexes comme les humains portant un nombre de gènes effroyablement bas a à voir avec le fait que les protéines générées à partir du modèle d'ADN peuvent être modifiées de plusieurs manières. En réalité, les scientifiques en ont déjà identifié plus de 100, 000 protéines humaines et des chercheurs comme Lindsay pensent que ce n'est peut-être que la pointe de l'iceberg.

Tout comme les phrases peuvent avoir leur sens modifié par des changements dans l'ordre des mots ou la ponctuation, les protéines générées à partir de modèles de gènes peuvent changer de fonction (ou parfois être rendues inopérantes), souvent avec des conséquences graves pour la santé humaine. Deux processus clés qui modifient les protéines sont connus sous le nom d'épissage alternatif et de modification post-traductionnelle. Ils sont les moteurs de l'extraordinaire variation protéique observée.

L'épissage alternatif se produit lors du codage de régions d'ARN, (appelés exons) sont épissés et les régions non codantes (appelées introns) sont extraites, avant la traduction en protéines. Ce processus ne se déroule pas toujours parfaitement, avec des chevauchements occasionnels d'exons ou d'introns introduits, produire des protéines à épissage alternatif, dont la fonction peut être altérée.

Les modifications post-traductionnelles sont des marqueurs ajoutés après la fabrication des protéines. Il existe de nombreuses formes de modification post-traductionnelle, y compris la méthylation et la phosphorylation. Certaines protéines altérées remplissent des fonctions vitales, tandis que d'autres peuvent être aberrantes et associées à la maladie (ou à la propension à la maladie). Un certain nombre de cancers sont associés à de telles erreurs protéiques, qui sont déjà utilisés comme marqueurs diagnostiques. L'identification correcte de ces protéines reste cependant un grand défi en biomédecine.

Nouvelles séquences

La technique décrite dans la recherche actuelle a été précédemment appliquée dans le laboratoire de Lindsay pour le séquençage réussi des bases d'ADN. Cette méthode, connue sous le nom de tunnel de reconnaissance, consiste à enfiler un peptide à travers un minuscule œillet appelé nanopore. Une paire d'électrodes métalliques, séparés par un écart d'environ deux nanomètres, se trouve de chaque côté du nanopore lorsque des unités successives d'un peptide sont enfilées à travers la minuscule ouverture, chaque unité complétant un circuit électrique et émettant une rafale de pointes de courant.

Le groupe de recherche a démontré que des analyses approfondies de ces pointes actuelles pourraient permettre aux chercheurs de déterminer laquelle des quatre bases nucléotidiques - adénine, thymine, cytosine ou guanine - était en équilibre entre les électrodes dans le nanopore.

"Il y a environ 2 ans, lors d'une de nos réunions de laboratoire, il a été suggéré que la même technologie fonctionnerait peut-être pour les acides aminés, ", a déclaré Lindsay. Ainsi ont commencé les efforts pour relever le défi beaucoup plus important d'utiliser le tunnel de reconnaissance pour identifier les 20 acides aminés trouvés dans les protéines, par opposition à seulement 4 bases comprenant l'ADN.

Single-molecule sequencing of proteins is of enormous value, offering the potential to detect diminishingly small quantities of proteins that may have been tweaked by alternative splicing or post-translational modification. Souvent, these are the very proteins of interest from the standpoint of recognizing disease states, though current technologies are inadequate to detect them.