Les protéines des canaux naturels sont intégrées dans des membranes artificielles pour faciliter le transport des ions et des molécules. Des chercheurs de l'Université de Bâle ont pu mesurer pour la première fois le mouvement de ces protéines de canal. Ils se déplacent jusqu'à dix fois plus lentement que dans leur milieu naturel, à savoir la membrane cellulaire. Tel que rapporté dans la revue académique Lettres nano , les résultats pourraient s'avérer utiles pour le développement en cours de nouvelles applications telles que les nanoréacteurs et les organites artificiels.

Les membranes des cellules de notre corps n'ont qu'environ 4 à 5 nanomètres d'épaisseur et sont constituées d'un mélange complexe de lipides et de protéines membranaires spécifiques, qui comprennent également des protéines de canal. Ce type de membrane cellulaire peut être décrit comme une solution fluide 2D, dans lequel les composants peuvent se déplacer latéralement. Ces mouvements à l'intérieur de la membrane dépendent de la flexibilité et de la fluidité des composants et déterminent finalement la fonctionnalité de la membrane.

Protéines de canaux dynamiques

Les chimistes du National Center of Competence in Research (NCCR) Molecular Systems Engineering travaillant sous la direction du professeur Wolfgang Meier et du professeur Cornelia Palivan de l'Université de Bâle ont maintenant intégré trois protéines de canal différentes dans des membranes artificielles de 9 à 13 nanomètres d'épaisseur et ont mesuré leur mouvements pour la première fois. Les chercheurs ont commencé par créer de grands modèles membranaires avec des protéines de canal intégrées et colorées; ils les ont ensuite placés sur une surface de verre et les ont mesurés à l'aide d'une méthode de mesure à molécule unique connue sous le nom de spectroscopie de corrélation de fluorescence. Les trois protéines de canal étaient capables de se déplacer librement dans des membranes de différentes épaisseurs, ce qui a pris jusqu'à dix fois plus de temps que dans les bicouches lipidiques de leur environnement naturel.

La flexibilité est une nécessité

Dans des membranes plus épaisses, les éléments constitutifs de la membrane (polymères) doivent pouvoir se condenser autour des protéines du canal afin de modifier leur taille fixe. Faire cela, les éléments constitutifs de la membrane doivent être suffisamment flexibles. Cela avait déjà été décrit en théorie. Les chercheurs de l'Université de Bâle ont maintenant pu mesurer cela pour la première fois dans une expérience pratique, démontrant que plus la membrane est épaisse, plus le mouvement de la protéine du canal est lent par rapport au mouvement des polymères réels qui forment la membrane.

"Ce phénomène est effectivement une diminution locale de la fluidité provoquée par la condensation des polymères, " explique l'auteur principal Fabian Itel. En substance, cependant, le comportement des protéines canaux dans les membranes artificielles est comparable à celui dans leur environnement naturel, la bicouche lipidique, l'échelle de temps des mouvements étant environ dix fois inférieure. Le projet de recherche a reçu un financement du Fonds national suisse de la recherche scientifique et du PRN Ingénierie des systèmes moléculaires.