Dans une étude publiée dans Nature Nanotechnology , des scientifiques de l'Université de technologie de Delft présentent une nouvelle technique pour identifier les protéines. Les protéines remplissent des fonctions essentielles dans nos cellules, tout en jouant un rôle crucial dans des maladies comme le cancer et l’infection au COVID-19. Les chercheurs identifient les protéines en lisant l'empreinte digitale et en comparant l'empreinte digitale aux modèles d'une base de données.
Grâce à cette nouvelle technologie, les chercheurs peuvent identifier des protéines individuelles, intactes et complètes, en préservant toutes leurs informations. Cela peut faire la lumière sur les mécanismes à l'origine de nombreuses maladies différentes et permettre un diagnostic plus précoce.
"L'étude des protéines dans les cellules est un sujet brûlant depuis des décennies et a permis d'énormes progrès, permettant aux chercheurs d'avoir une bien meilleure idée du type de protéines présentes et de la fonction qu'elles remplissent", explique Mike Filius, premier chercheur. auteur de l'article.
Actuellement, les scientifiques utilisent une méthode appelée spectrométrie de masse pour identifier les protéines. L'approche de spectrométrie de masse la plus courante est l'approche « ascendante », dans laquelle les protéines complètes sont coupées en fragments plus petits, appelés peptides, qui sont ensuite mesurés par le spectromètre de masse. Sur la base des données de ces petits fragments, un ordinateur reconstruit la protéine.
Filius déclare :« Cela ressemble un peu à votre projet IKEA typique, dans lequel vous vous retrouvez toujours avec des pièces de rechange dans lesquelles vous ne savez pas vraiment comment les intégrer. Mais dans le cas des protéines, ces pièces de rechange peuvent en réalité contenir très peu de choses. des informations précieuses, par exemple sur la question de savoir si une telle protéine a ou non une structure nocive qui provoque une maladie."
L'empreinte protéique
"Pour identifier une protéine, vous n'avez pas besoin de connaître tous les acides aminés, les éléments constitutifs d'une protéine. Au lieu de cela, vous essayez d'obtenir suffisamment d'informations pour pouvoir identifier la protéine en utilisant une base de données comme référence, similaire sur la façon dont la police peut trouver l'identité d'un suspect grâce à une empreinte digitale", explique Filius.
"Dans des travaux antérieurs, nous avons montré que chaque protéine possède une empreinte digitale unique, tout comme l'analogue humain. Nous avons réalisé que nous n'avons besoin que de connaître l'emplacement de quelques-uns des acides aminés d'une protéine pour générer une empreinte unique à partir de l'empreinte digitale. dont nous pouvons identifier la protéine", ajoute Raman van Wee, titulaire d'un doctorat. candidat qui a participé à la recherche.
"Nous pouvons détecter ces acides aminés grâce à des molécules qui s'illuminent au microscope et sont attachées à de petits morceaux d'ADN qui se lient très spécifiquement à un certain acide aminé", explique Van Wee. De cette façon, l'équipe peut déterminer très rapidement l'emplacement de l'acide aminé avec une grande précision.
"Étant donné que la sensibilité de cette nouvelle technique, appelée FRET X, est supérieure à celle des méthodes conventionnelles comme la spectrométrie de masse, nous pouvons détecter des concentrations de protéines beaucoup plus faibles dans un mélange de nombreuses autres biomolécules et ne nécessiter qu'une infime quantité d'échantillon", a déclaré Filius. dit. Ceci est important, car cela met à portée de main la mesure des échantillons de patients en cas de maladie.
"Dans notre article, nous montrons que nous pouvons détecter de petites quantités de protéines caractéristiques de la maladie de Parkinson ou de l'infection au COVID-19", explique Filius.
"Bien que d'autres approches soient explorées pour identifier les protéines, la nôtre se concentre sur l'identification de protéines intactes et individuelles dans un mélange complexe. Nous pouvons chercher une aiguille dans une botte de foin", ajoute Van Wee.
Bien que prometteuse, la recherche nécessite encore des développements substantiels, sur lesquels le Chirlmin Joo Lab est impatient de travailler. Le groupe de recherche s'est entretenu avec plusieurs parties prenantes des laboratoires cliniques et de l'industrie biopharmaceutique et a appris qu'ils étaient vraiment enthousiasmés par le potentiel révolutionnaire de cette technologie.
Ils travaillent également au lancement d’une start-up pour développer FRET X en une plateforme de détection de protéines hautement sensible. Cette plateforme peut diagnostiquer les maladies dès les premiers stades, améliorant ainsi l'efficacité des traitements potentiels.
"Cette technique révolutionnaire déchiffre le code des protéines et ouvre des possibilités passionnantes pour une détection précoce des maladies", déclare Chirlmin Joo, superviseur du projet.
Plus d'informations : Mike Filius et al, Empreinte digitale complète d'une seule molécule protéique, Nature Nanotechnology (2024). DOI :10.1038/s41565-023-01598-7
Informations sur le journal : Nanotechnologie naturelle
Fourni par l'Université de technologie de Delft
