Cibler et positionner des protéines à l'intérieur des cellules humaines, à la molécule près !

Publié par Isabelle le 14/10/2021 à 13:00
Source: CNRS INSB
Un traceur miniature avec une colle biotechnologique a été développé pour explorer par microscopie électronique le positionnement précis d'une protéine cible à l'intérieur d'une cellule humaine. Ces résultats sont publiés dans la revue Nanoscale Advances.


Image de gauche: illustration du traceur miniaturisé de GFP pour une localisation moléculaire par microscopie électronique.
Image centrale: microscopie optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...) de cellules humaines exprimant des histones H2B-GFP fluorescentes (couleur verte). La localisation précise des H2B-GFP est limité par la diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de...) de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...).
Image de droite: la microscopie électronique HAADF-STEM révèle la position individuelle de chaque H2B-GFP lié à une bille d'or.
© Guy Zuber

Équiper des animaux sauvages avec des traceurs contribue à améliorer notre compréhension de la manière dont ils évoluent et dans quel environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) complexe et dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il...), à condition que l'addition (L'addition est une opération élémentaire, permettant notamment de décrire la...) de ces traceurs ne perturbe pas le comportement naïf de l'hôte. Des critères sont à remplir comme une taille de l'émetteur petite par rapport à l'hôte, une facilité à accrocher, et une acceptation comme un élément non perturbant.

De la même façon, équiper une protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs...) de quelques nanomètres avec un traceur apporte des informations primordiales sur le fonctionnement du vivant. Le pouvoir résolutif des microscopes électroniques, inférieur au nanomètre, et un traceur spécifique aux microscopes électroniques permettraient ainsi de localiser la protéine cible à l'intérieur d'une cellule humaine et de la positionner par rapport aux autres constituants cellulaires, ceci avec une précision jamais obtenue.

Pour aller vers cet objectif, les mêmes critères énumérés que pour les animaux sont valables avec une miniaturisation du traceur et une imbrication des éléments le constituant poussée (En aérodynamique, la poussée est la force exercée par le déplacement de l'air...) à l'extrême.

Les scientifiques ont développé un nouveau traceur de protéine GFP à partir d'anticorps miniaturisée ou "nanobody" anti-GFP et d'une bille d'or de 2.4 nm de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre...). Le nanobody a pour rôle de s'accrocher à la GFP, la bille d'or de produire un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe...) détecté par microscopie électronique. Ils ont découvert qu'une colle (Une colle ou la glu est un produit de nature liquide ou gélatineuse servant à lier des...) biotechnologique, dérivée (La dérivée d'une fonction est le moyen de déterminer combien cette fonction varie quand la...) de la protéine suppresseur de tumeur (Le terme tumeur (du latin tumere, enfler) désigne, en médecine, une augmentation de...) p53, pouvait lier sélectivement le nanobody à la bille d'or et former un assemblage, extrêmement précis, cohésif et résistant. Aussi, ni la bille d'or, ni la colle ne perturbent la capacité du nanobody anti-GFP à diffuser dans le cytosol et le noyau puis à reconnaître sa cible moléculaire. La microscopie électronique HAADF-STEM d'une portion de cellule humaine, contenant des protéines nucléaires vertes H2B-GFP mises en présence de cet outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son...) de localisation moléculaire miniature, révèle ainsi des points blancs qui précise le positionnement (On peut définir le positionnement comme un choix stratégique qui cherche à donner à une offre...) individuel de ces protéines H2B-GFP dans l'environnement nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) d'une cellule humaine.

Cet outil miniature, les futurs (Futurs est une collection de science-fiction des Éditions de l'Aurore.) développements autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) de son optimisation et son emploi en cryo-microscopie électronique ouvriraient un champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) réellement nouveau pour explorer l'intérieur des cellules. Non seulement le positionnement des éléments serait mis en évidence mais la préservation cryogénique de l'ultrastructure cellulaire permettrait de discerner les contacts intimes entre la protéine cible et les constituants vicinaux.

Pour en savoir plus:
Gold labelling of Green Fluorescent Protein (GFP)-tag inside cells using recombinant nanobodies conjugated to 2.4 nm thiolate-coated gold nanoparticules
N. Groysbeck, M.Donzeau, A. Stoessel, A. M. Haeberlé, S. Ory, D. Spehner, P. Schultz, O. Ersen, M. Bahri, D. Ihiawakrim and G. Zuber.
Nanoscale Advances, 24 septembre 2021. DOI: 10.1039/D1NA00256B.

Laboratoire:
Laboratoire Biotechnologie (L’OCDE définit la biotechnologie comme « l’application des principes...) et Signalisation Cellulaire. ESBS, 300 Bd Sébastien Brant CS 10413. 67412 ILLKIRCH.

Contact:
Guy Zuber - Chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand...) au Laboratoire biotechnologie et signalisation cellulaire (CNRS) - zuber at unistra.fr
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