Des chercheurs découvrent des preuves de repliement des protéines sur le site de gouttelettes intracellulaires
Les scientifiques ont découvert la première preuve de repliement des protéines provoqué par la séparation de phase liquide-liquide, un phénomène dans lequel les fluides se forment en gouttelettes microscopiques et se séparent à l’intérieur des cellules – comme des gouttes d’huile dans l’eau.
Dans une étude publiée dans la revue Science chimique, des chercheurs de l’Université de Notre-Dame ont découvert que des concentrations élevées de protéines dans les gouttelettes déclenchaient un événement de repliement, augmentant le potentiel d’agrégation de protéines – ou de mauvais repliement – qui a été lié à des maladies neurologiques, notamment la maladie d’Alzheimer et la sclérose latérale amyotrophique (SLA).
«Ces protéines particulières sont intrinsèquement désordonnées – elles n’ont pas de structure bien définie – mais lorsqu’elles sont forcées ensemble par ces gouttelettes, nous voyons des preuves de repliement», a déclaré Arnaldo Serrano, professeur adjoint au Département de chimie et biochimie de Notre-Dame et chercheur principal de l’étude. Les protéines sont naturellement informes, comme des morceaux de spaghettis cuits – et ne fonctionnent que lorsqu’elles sont pliées dans des structures tridimensionnelles spécifiques. «Imaginez que vous êtes dans une foule et que tout le monde dans la foule a les bras tendus. Vous n’allez pas très bien vous adapter. Vous rentrez vos bras et vous rapprochez peut-être vos mains. Lorsqu’elles sont encombrées, ces protéines se condensent en une structure pliée. »
Au fil des ans, les chercheurs ont étudié comment les gouttelettes microscopiques, se formant naturellement et spontanément dans les structures cellulaires, remplissent de multiples fonctions. Les cellules peuvent diriger et contenir un biomatériau dangereux dans les compartiments de fluide pour protéger la cellule contre les dommages. Il existe également des preuves qu’ils peuvent entraîner diverses réactions chimiques telles que l’agrégation de protéines.
Dans leur étude, Serrano et son équipe ont utilisé la spectroscopie infrarouge pour mesurer le repliement d’une protéine spécifique associée à la SLA. Les lasers infrarouges créent des impulsions de lumière, générant des fréquences vibratoires qui agissent comme un identifiant similaire à une empreinte digitale. La fréquence identifie de manière unique et précise la structure d’une protéine comme pliée ou dépliée.
Bien que la recherche n’ait pas testé de preuve d’agrégation des protéines, Serrano a expliqué que le repliement et l’agrégation des protéines sont intimement liés.
«Vous pouvez considérer l’agrégation comme un événement de pliage de second ordre», dit-il. «Les protéines se replient souvent en structures intermédiaires en cours de route vers l’agrégation. Nous avons validé cette idée selon laquelle les protéines dans la gouttelette n’ont pas beaucoup de place et sont obligées de se plier – la prochaine étape logique est qu’elles sont forcées de s’agréger.
Serrano a déclaré que son équipe et lui mènent actuellement une étude de suivi pour déterminer si un tel événement de repliement pourrait en fait servir de première étape à un mauvais repliement dans d’autres protéines.
Référence: Edun DN, Flanagan MR, Serrano AL. La séparation des phases liquide-liquide entraîne-t-elle le pliage des peptides? Chem Sci. 2021. doi: 10.1039 / D0SC04993J.
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