La marche « aux jambes raides » d'une protéine motrice le long d'un filament semblable à une corde raide a été capturée pour la première fois.

Étant donné que les cellules sont divisées en de nombreuses parties qui remplissent différentes fonctions, certains produits cellulaires doivent être transportés d'une partie de la cellule à une autre pour qu'elle fonctionne correctement. Il existe toute une classe de protéines appelées « moteurs moléculaires », comme la myosine 5, qui se spécialisent dans le transport de marchandises en utilisant l'énergie chimique comme carburant.

Remarquablement, ces protéines fonctionnent non seulement comme des camions à l'échelle nanométrique, ils ressemblent aussi à une créature à deux pattes qui fait de très petits pas. Mais exactement comment Myosin 5 a fait cela n'était pas clair.

Le mouvement de la myosine 5 a maintenant été enregistré par une équipe dirigée par des scientifiques de l'Université d'Oxford à l'aide d'une nouvelle technique de microscopie qui peut « voir » de minuscules pas de dizaines de nanomètres capturés jusqu'à 1000 images par seconde. Les résultats sont intéressants pour quiconque essaie de comprendre la base de la fonction cellulaire, mais pourraient également aider les efforts visant à concevoir des nanomachines efficaces.

'Jusqu'à maintenant, nous pensions que le genre de mouvements ou d'étapes que ces protéines faisaient étaient aléatoires et fluides car aucune des expériences ne suggérait le contraire, " a déclaré Philipp Kukura du département de chimie de l'Université d'Oxford qui a dirigé la recherche récemment rapportée dans le journal eLife . 'Toutefois, ce que nous avons montré, c'est que les mouvements n'apparaissaient qu'au hasard; si vous avez la capacité de regarder le mouvement avec une vitesse et une précision suffisantes, un modèle de marche rigide émerge.

L'un des principaux problèmes pour ceux qui tentent de capturer des protéines lors d'un bain de foule est que non seulement ces molécules sont petites - avec des pas beaucoup plus petits que la longueur d'onde de la lumière et donc la résolution de la plupart des microscopes optiques - mais elles se déplacent également très rapidement.

Philipp décrit comment l'équipe a dû passer d'un microscope équivalent à une caméra iPhone à quelque chose de plus semblable aux caméras à grande vitesse utilisées pour prendre des balles à grande vitesse. Même avec un équipement aussi précis, l'équipe a dû marquer les « pieds » de la protéine afin d'imager précisément sa démarche :un pied a été marqué avec un point quantique, l'autre avec une particule d'or d'à peine 20 nanomètres de diamètre. (de façon confuse, techniquement parlant, ces « pieds » sont appelés « têtes » de la protéine car ils se lient au filament d'actine).

Alors, comment la myosine passe-t-elle de A à B ?

Les chercheurs ont créé une courte animation [voir ci-dessus] pour montrer ce que leur imagerie a révélé :que la myosine 5a fait des pas réguliers « aux jambes raides » de 74 nanomètres de long. Le mouvement ressemble au tournoiement d'une boussole de division utilisée pour mesurer les distances sur une carte. À chaque pas, les têtes de myosine 5a se lient au filament d'actine avant de se relâcher pour faire un autre pas. Dans l'animation, les bonbons volants représentent l'ATP, qui fournit l'énergie pour alimenter la protéine motrice.

« Je décris le mouvement comme un peu comme les promenades dans le sketch des Monty Python sur le ministère des Silly Walks, " dit Philippe. Il ajoute qu'il faut imaginer que ce mouvement se déroule dans un environnement hostile et chaotique à l'échelle nanométrique :« Pensez-y plutôt comme essayer de marcher sur une corde raide dans un ouragan tout en étant bombardé de balles de tennis.

« Nous avons découvert un moyen très efficace qu'une protéine a trouvé pour faire ce qu'elle doit faire, c'est-à-dire se déplacer et transporter des cargaisons de A à B, " explique Philippe. «Avant notre découverte, les gens auraient pu penser que les nanomachines artificielles pouvaient s'appuyer sur des mouvements aléatoires pour se déplacer, mais nos travaux suggèrent que cela serait inefficace. Cette étude montre que si nous voulons construire des machines aussi efficaces que celles que l'on voit dans la nature, nous devrons peut-être envisager une approche différente.'

Il semble que si vous concevez de petites machines, les promenades « idiotes » peuvent ne pas être si idiotes après tout.