Les nanoparticules d'or illuminent les colorants fluorescents utilisés par les chercheurs pour mettre en évidence et étudier les protéines, bactéries et autres cellules, mais les nanoparticules introduisent également un artefact qui fait apparaître le colorant retiré de la cible qu'il éclaire.

Maintenant, une équipe de l'Université du Michigan a déterminé comment expliquer l'écart entre l'endroit où le colorant fluorescent semble se trouver et où se trouve sa position réelle.

Lorsque les chercheurs veulent comprendre comment les protéines interagissent les unes avec les autres, comment les bactéries fonctionnent ou comment les cellules se développent et se divisent, ils utilisent souvent des colorants fluorescents. Cette approche de microscopie peut être encore améliorée avec des nanoparticules. Mais un artefact introduit par les nanoparticules fait apparaître le colorant au microscope jusqu'à 100 nanomètres de distance de la protéine ou de la bactérie à laquelle il est directement lié.

Cet « effet scooching » pose problème :100 nanomètres peuvent sembler une mesure infinitésimale, mais si une protéine n'a elle-même qu'un nanomètre de long, un chercheur pourrait ne pas être en mesure de dire si une protéine interagit avec une autre protéine ou simplement la regarder depuis l'équivalent de l'extrémité opposée d'un terrain de football.

« Depuis cinq ans, nous et d'autres avons remarqué que le colorant, au lieu d'être dans la position où il semble être sous le microscope, est en fait séparé de cette position, " a déclaré l'auteur principal Julie Biteen, professeur agrégé au département de chimie de l'UM. "La découverte passionnante que nous avons faite dans cet article est de mesurer la distance entre l'endroit où ce colorant semble être dans les images produites par nos microscopes à haute résolution, et où se trouve réellement ce colorant."

La découverte des chimistes leur permet de calculer exactement où se trouve un colorant pour localiser plus précisément la position de la protéine ou de la bactérie qu'ils étudient. Cette méthode pourrait aider les chercheurs à mieux comprendre comment les protéines interagissent dans des conditions de maladie, par exemple.

Pour mieux mesurer l'artefact, Bing-Fu, qui a mené la recherche dans le laboratoire de Biteen et est maintenant stagiaire postdoctoral à l'Université Cornell, a utilisé une approche quelque peu inattendue :elle a entouré des nanoparticules d'or avec de l'ADN, et incrusté le colorant dans l'ADN. L'ADN a une structure très rigide, Biteen a dit, pour que le colorant soit sûr de rester planté là où Fu l'a placé. L'or est également non toxique pour une utilisation dans des applications biologiques, et fait une bonne antenne, ce qui permet à Biteen d'éclaircir la fluorescence du colorant.

Puis, l'équipe a utilisé une technique de microscope très puissante - appelée "microscopie à super-résolution" - pour mesurer avec sensibilité et précision où le colorant semblait se trouver. Cette mesure a été comparée à la position réelle du colorant dans l'assemblage d'ADN soigneusement contrôlé. Cette nouvelle mesure de l'écart entre la position apparente et réelle leur permettra d'observer les positions des protéines ou des bactéries les unes par rapport aux autres dans de futurs projets.

"Ce que je veux pouvoir faire, c'est détecter ne serait-ce qu'une seule molécule de protéine, afin que nous puissions voir si une seule partie d'une population est différente, " Biteen a dit. " Médicalement, beaucoup de maladies commencent à partir d'un très petit nombre de cellules ou de protéines qui vont mal. Avec ce dosage à haute sensibilité, vous pourrez peut-être faire ce genre de détection précoce avec un petit signal."

Actuellement, Le laboratoire de Biteen utilise la technique perfectionnée pour étudier les cellules Vibrio cholerae qui causent la maladie du choléra.

« Nous examinons les protéines qui produisent la toxine du choléra, déterminer comment la toxine cholérique est produite dans des conditions de virulence, et réfléchir à des thérapies potentielles pour le choléra, " dit Biteen.

L'étude paraît en ligne dans ACS Nano , une publication de l'American Chemical Society.