Des chercheurs observent l'assemblage de minuscules machines vivantes

Une étude menée par des chercheurs de l'Université de Montréal et faisant l'objet d'un article publié aujourd'hui dans la prestigieuse revue Nature Structural & Molecular Biology devrait grandement assister les bioingénieurs dans la conception de nouvelles machines moléculaires aux fins d'applications nanotechnologiques. Les scientifiques ont mis au point une nouvelle méthode pour visualiser l'assemblage des protéines, ces machines minuscules à l'origine de la vie. Cette découverte pourrait grandement améliorer notre compréhension de maladies causées par des « erreurs d'assemblage » de protéines comme l'Alzheimer et la maladie de Parkinson.

 

« Pour survivre, toutes les créatures, de la bactérie à l'être humain, surveillent et transforment leur environnement à l'aide de nanomachines protéiniques composées de milliers d'atomes », explique l'auteur principal de l'étude, le professeur Stephen Michnick, du Département de biochimie de l'Université de Montréal. « Dans nos sinus, par exemple, des récepteurs complexes, faits de protéines, sont activés en présence de différentes molécules odorantes. Certaines de ces odeurs nous préviennent d'un danger; d'autres nous indiquent que de la nourriture se trouve à proximité. » Ces protéines sont constituées de longues chaînes linéaires d'acides aminés qui ont évolué durant des millions d'années pour s'assembler d'elles-mêmes de manière extrêmement rapide– souvent en quelques millièmes de seconde – et créer ainsi des nanomachines fonctionnelles. « L'un des principaux défis que doivent relever les biochimistes consiste à comprendre comment ces chaînes linéaires s'assemblent pour former une structure fonctionnelle complexe, étant donné la quantité astronomique d'autres formes possibles qu'elles pourraient adopter», ajoute monsieur Michnick.

« Pour comprendre comment une protéine passe de son état de longue chaîne linéaire sans structure fixe à son état fonctionnel très complexe, nous devons saisir des clichés ou des photos de sa forme à chaque étape de l'assemblage », ajoute le Dr. Alexis Vallée-Bélisle, premier auteur de l'étude. « Le grand défi est que chaque étape d'assemblage de la protéine n'existe qu'une fraction de seconde (souvent quelques millisecondes) et qu'aucune technique existante permet, à l'heure actuelle, d'obtenir des renseignements structurels précis sur ces états en un si court laps de temps. Nous avons donc mis au point une stratégie pour observer l'assemblage de la protéine en intégrant des sondes fluorescentes à plusieurs endroits le long de sa chaîne linéaire. Cette approche nous permet de suivre l'assemblage de la protéine, étape par étape, sur toute sa surface, jusqu'à la structure finale. » Le processus d'assemblage de la protéine n'est pas la fin de ce périple, étant donné qu'une protéine peut se modifier, en raison de changements chimiques ou de l'âge de l'être vivant, et prendre différentes formes qui peuvent-être soit bénéfiques ou dangereuse pour l'être vivant. « Pour comprendre et concevoir des nanomachines protéiniques pour des applications en biotechnologies, comme des méthodes qui permettront de meilleurs diagnostiques médicaux et environnementaux, il faut d'abord élucider les mécanismes ingénieux grâce auquels les protéines naturelles parviennent à s'assembler si efficacement », ajoute monsieur Vallée-Bélisle.

Notes :
Ces travaux étaient financés par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada et par le Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies. Intitulé “Visualizing transient protein-folding intermediates by tryptophan-scanning mutagenesis”, l'article publié dans Nature Structural & Molecular Biology a été corédigé par Alexis Vallée-Bélisle et Stephen W. Michnick, du Département de biochimie de l'Université de Montréal.

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