L’illustration montre un code de protéine humaine et d’acide aminé en arrière-plan. La nouvelle technologie FRET X est capable d’identifier des protéines à l’aide d’empreintes protéiques. Le Chirlmin Joo Lab obtient ces empreintes digitales uniques en trouvant une partie du code complet des acides aminés (les C et K en surbrillance parmi les lettres bleues). Crédit : TU Delft
Dans une étude publiée dans Nature Nanotechnologiedes scientifiques de l'Université de technologie de Delft ont introduit 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 COVID 19 infection. 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.
Projet IKEA incomplet
« 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 du papier.
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 découpées 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 : « 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 des éléments très précieux. des informations, 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, il n'est pas nécessaire de connaître tous ses acides aminés; les éléments constitutifs de toute 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, de la même manière que 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 son analogue humain. Nous avons réalisé que nous n'avions besoin que de connaître l'emplacement de quelques acides aminés parmi tous les acides aminés d'une protéine pour générer une empreinte digitale unique à partir de laquelle nous pouvons identifier la protéine », ajoute Raman van Wee, doctorant impliqué dans la recherche. .
Trouver des protéines dans une botte de foin
« Nous pouvons détecter ces acides aminés grâce à des molécules qui s'illuminent au microscope et sont attachées à de petits morceaux de ADN qui se lient très spécifiquement à un certain amino acide», 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 permet de mesurer 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 », poursuit 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.
Vers un diagnostic précoce de la maladie
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», explique Chirlmin Joo, superviseur du projet. Cela a été possible grâce à un esprit de collaboration remarquable. « Nous souhaitons remercier toutes les personnes de notre laboratoire qui ont participé, ainsi que nos collaborateurs externes, notamment les laboratoires de Martin Pabst du Département de biotechnologie, Dick de Ridder (Université de Wageningen) et Geert-Jan Boons (Université d'Utrecht), » conclut Filius.
