Des chercheurs de l'Université de Leyde et de la TU Delft ont combiné deux techniques qui sont utilisées pour mesurer la structure des biomolécules, créer une méthode 10 fois plus sensible. Avec cette nouvelle méthode, ils espèrent pouvoir mieux déterminer la structure des biomolécules. C'est important, puisque la structure d'une biomolécule détermine souvent sa fonction. Il en va de même pour les composés organiques plus complexes tels que les protéines, qui peuvent subir de multiples changements de forme au cours de leur cycle de vie, leur permettant d'effectuer différentes tâches.

Tout comme votre main droite est l'image miroir de votre main gauche, de nombreuses molécules ont également une version miroir. Et même s'ils se ressemblent presque, une molécule gauchère fonctionne souvent très différemment d'une molécule droite. Un exemple bien connu de ceci est le médicament thalidomide, qui a été commercialisé au début des années 1960 comme somnifère sans danger, même pour les femmes enceintes. Le médicament consistait en un mélange de variantes gauchers et droitiers de la molécule active, mais seule la molécule gauchère a eu l'effet désiré. La molécule droite s'est avérée toxique, provoquant la naissance de milliers de bébés avec des membres déformés dans le monde.

Image miroir

Les molécules qui ont une image miroir d'elles-mêmes sont appelées molécules chirales. Et en raison de la différence de propriétés biologiques entre les molécules de gauche et de droite, La chiralité est un phénomène largement étudié dans les sciences naturelles.

Une méthode importante pour mesurer si une molécule est gaucher ou droitier est le dichroïsme circulaire. Avec cette technique, les chercheurs concentrent la lumière polarisée circulairement qui tourne à gauche ou à droite sur un échantillon, puis mesurent comment la lumière est absorbée. Étant donné que les molécules différemment distribuées absorbent la lumière différemment, les chercheurs peuvent utiliser cette technique pour déterminer le rapport entre ces molécules dans un échantillon. En utilisant différentes couleurs (longueurs d'onde) de lumière, ils peuvent même découvrir comment une protéine est repliée. Ceci est important car les protéines subissent souvent des changements structurels au cours de leur cycle de vie, ces changements affectant leur comportement.

Meilleur signal

Le problème avec le dichroïsme circulaire est que le signal résultant est généralement très faible. "Cela signifie que vous avez besoin de beaucoup de temps pour collecter votre signal, " explique Martin Caldarola, chercheur à la TU Delft. " Vous pouvez la comparer à la vitesse d'obturation d'un appareil photo. Plus la vitesse d'obturation est longue, plus la lumière parvient au détecteur. Ainsi, des objets plus gradateurs peuvent être vus. » Augmenter le nombre de molécules ou de protéines dans un échantillon conduirait également à un meilleur signal. Mais dans certains cas, cela est très difficile à réaliser.

Les chercheurs de Leyde et Delft ont maintenant combiné le dichroïsme circulaire avec une autre technique existante, appelée imagerie photothermique. Cette méthode peut être utilisée pour mesurer le nombre de photons absorbés par une molécule. Les efforts expérimentaux du groupe de Michel Orrit à l'Université de Leiden ont conduit à la première configuration de travail. Une version améliorée qui permet aux chercheurs de franchir les prochaines étapes du projet a été réalisée à la TU Delft. "En combinant le dichroïsme circulaire avec l'imagerie photothermique, nous avons atteint une sensibilité 10 fois plus élevée qu'avec le dichroïsme circulaire seul, " dit Caldarola. Pour prouver que la méthode fonctionne, les chercheurs ont fait des copies pour droitiers et gauchers d'une nanostructure dorée qui fonctionnait comme une molécule artificielle. Ils ont ensuite mesuré avec succès la maniabilité de ces nanostructures.

Le rêve ultime des chercheurs est de pouvoir détecter la chiralité d'une seule biomolécule. Le grand avantage du dichroïsme circulaire est que vous n'êtes pas dépendant des marqueurs fluorescents que les chercheurs attachent désormais souvent à leurs molécules pour les suivre. "Ces étiquettes fonctionnent bien, mais ils ne fonctionnent que pour un temps limité. Après ça, votre expérience est terminée, " dit Caldarola. " En théorie, notre méthode devrait nous permettre de mesurer les processus biologiques aussi longtemps que nous le voulons. »

Il y a encore beaucoup à faire avant que cela devienne une réalité, bien que. "Malheureusement, nous ne sommes pas encore en mesure de détecter des molécules isolées, " dit Caldarola. " Pour ce faire, nous devons améliorer la sensibilité d'un facteur d'environ un millier. Cela semble impossible ? Peut-être que non. « Nous avons déjà en tête des moyens de rendre la technique cent fois plus sensible. À partir de là, il n'y a qu'un petit pas.