Une nouvelle protéine fluorescente jaune très brillante

Publié par Adrien le 23/11/2021 à 09:00
Source: CNRS INC
Les protéines fluorescentes possèdent un chromophore qui leur permet d'absorber et d'émettre un rayonnement qui leur est propre. Outils incontournables des techniques d'imagerie en biologie cellulaire, elles sont très utiles pour mettre en évidence le comportement des protéines et leurs interactions à l'intérieur de la cellule. Des scientifiques de l'ICP (CNRS/UPSaclay, Orsay), en collaboration avec une équipe de l'IGDR (CNRS/Université de Rennes 1, Rennes), ont mis en évidence les propriétés remarquables d'une nouvelle protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs...) fluorescente jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même...), la tdLanYFP. Ces résultats sont à retrouver dans la revue ACS Sensors.


Schéma de la tdLanYFP et exemples d'utilisation en nanoscopie STED et pour la détection du FRET à pHs acides, Marie Erard.
© Marie Erard.

Depuis l'isolement en 1960 de la GFP (Green Fluorescent Protein) de la méduse (La Méduse est une frégate française qui a fait naufrage le 2 juillet 1816 sur le banc d'Arguin,...) bioluminescente Aequorea victoria, les protéines fluorescentes sont devenues des incontournables en biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) cellulaire. Ces protéines possèdent en leur coeur trois acides aminés cyclisés, appelés chromophore, qui réémet l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) acquise lors d'une excitation lumineuse sous forme de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) à une longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation...) propre à la protéine. Ainsi, les protéines fluorescentes jaunes (Yellow Fluorescent Proteins ou YFP's) émettent un rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de...) jaune. Elles servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) de marqueurs pour observer le comportement des protéines prises de manière isolée et leur implication dans les mécanismes intracellulaires par des techniques d'imagerie (L’imagerie consiste d'abord en la fabrication et le commerce des images physiques qui...) de fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que...). Elles sont aussi couramment utilisées pour mettre en oeuvre des stratégies de FRET (Förster Resonance Energy Transfer) qui permettent aux scientifiques de sonder les interactions entre protéines à l'intérieur de la cellule vivante avec une résolution spatiale de quelques nanomètres. Toutefois, la faible photostabilité des protéines jaunes et leurs performances limitées en milieu acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions...) limitent encore leur utilisation.

Dans une étude publiée dans ACS Sensors, les chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) de chimie physique (La chimie physique est l’étude des bases physiques des systèmes chimiques et des...) (CNRS/UPSaclay, Orsay), en collaboration avec des collègues de l'Institut de génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est...) et développement de Rennes (CNRS/Université de Rennes 1, Rennes), ont caractérisé la protéine fluorescente jaune dimérique, tdLanYFP, dérivée (La dérivée d'une fonction est le moyen de déterminer combien cette fonction varie quand la...) d'une protéine tétramérique découverte chez le lancelet Branchiostoma lanceolatum. C'est, à leur connaissance, la protéine fluorescente dimérique la plus brillante de la littérature avec un rendement quantique (rapport du nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction...) émis au nombre de photons absorbés) de 0,92. La tdLanYFP résiste aussi très bien aux flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments...) de lumière d'excitation intense et a une photostabilité environ 10 fois supérieure à celle des autres protéines jaunes in vitro et in cellulo. Ses propriétés exceptionnelles sont maintenues en milieu acide.

Grace à son excellente photostabilité, tdLanYFP élargit la panoplie des protéines fluorescentes compatibles avec les techniques de microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique...) super-résolues ou nécessitant une lumière d'excitation intense. En la combinant à une protéine fluorescente cyan (Le cyan ( du grec kuanos, à savoir l'azurite) est une couleur pure de la lumière de longueur...) (CFP), il serait possible de mettre au point (Graphie) des biosenseurs pour observer par FRET les processus biologiques dans les compartiments cellulaires acides inexplorés jusqu'ici faute d'outils appropriés.

Référence:
tdLanYFP, a Yellow, Bright, Photostable, and pH-Insensitive Fluorescent Protein for Live-Cell Imaging and Förster Resonancev Energy Transfer-Based Sensing Strategies
Yasmina Bousmah, Hana Valenta, Giulia Bertolin, Utkarsh Singh, Valérie Nicolas, Hélene Pasquier, Marc Tramier, Fabienne Merola et Marie Erard, ACS Sensors, 5 octobre 2021.
https://doi.org/10.1021/acssensors.1c00874
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