Une équipe de biochimistes de l’"Université de Pennsylvania School of Medicine" a construit de toute pièce une protéine capable de lier l’oxygène. Cette protéine ressemble à la neuroglobine [1], une molécule qui transporte l’oxygène dans le cerveau et le système nerveux périphérique. Ces résultats publiés dans le journal "Nature", pourraient servir à la fabrication de sang synthétique.
L’équipe de chercheurs a utilisé un robot synthétiseur qui lie chimiquement les acides aminés entre eux dans une séquence prédéfinie. Ils ont commencé par fabriquer une colonne protéique (hélice alpha [2]) constituée par l’assemblage de seulement trois acides aminés différents. Ils ont ensuite réunis quatre colonnes, puis un hème qui est un groupe chimique contenant un atome de fer capable de lier les molécules d’oxygène. Ils ont aussi ajouté un autre acide aminé, le glutamate, pour aider les colonnes à s’ouvrir pour capturer l’oxygène. Comme l’hème et l’oxygène se dégradent dans l’eau, les chercheurs ont rendu l’extérieur de la colonne "imperméable" à l’eau pour protéger l’oxygène à l’intérieur. Au final, ils ont utilisé une bactérie E. coli, comme hôte biologique, pour fabriquer la nouvelle protéine en grande quantité.
Ensuite, les chercheurs ont utilisé des tests chimiques pour confirmer que leur protéine de synthèse avait un effet sur la capture de l’oxygène. Lorsque l’oxygène se lie à la molécule d’hème dans la protéine artificielle, la solution dans laquelle a lieu la réaction change de couleur pour passer du rouge foncé au rouge écarlate, ce qui est la signature quasi-identique de la neuroglobine naturelle.
Les auteurs de l’étude ajoutent qu’ils (…) "ont créé une protéine très simple, relativement petite et qui possède une fonction, celle de transporter l’oxygène. Jamais personne n’avait fait cela auparavant". Les biochimistes n’ont pas souhaité modifier la structure d’une protéine existante pour créer leur neuroglobine de synthèse car les protéines naturelles sont trop complexes et trop fragiles. Ils ont préféré fabriquer une protéine à partir de rien, et ajouter de la complexité au fur et à mesure, par des principes de conception et d’ingénierie simples. Leslie Dutton, professeur de biochimie et de biophysique, ajoute que "cette méthode de fabrication de nouvelles protéines est différente de celle utilisée actuellement dans le monde", à savoir prendre une protéine existante et modifier sa structure pour étudier ou changer sa fonction.
Pour les chercheurs de "Penn Medicine" [3], cette nouvelle approche pourra à terme conduire à la fabrication de sang artificiel, pour une utilisation en soins d’urgence ou pour pallier le manque chronique de dons sanguins.
[3] "Penn Medicine" est une entreprise, dotée d’un budget de 6.6 milliards de dollars, dédiée aux missions d’éducation à la santé, à la recherche biomédicale et à l’excellence dans les soins des patients. Elle se compose de l’"University of Pennsylvania School of Medicine" (fondé en 1765) et de l’" University of Pennsylvania Health System".
Source :
– "Proteins by Design: Penn Biochemists Create New Protein from Scratch" – Penn Medicine News – 23/03/2009 – https://www.uphs.upenn.edu/news/News_Releases/2009/03/proteins-by-design.html
– "Design and engineering of an O(2) transport protein" – Nature – Koder et al. – Numéro 458, pages 305 à 309 – 19/03/2009 – https://www.nature.com/nature/journal/v458/n7236/abs/nature07841.html
Pour en savoir plus, contacts :
– [1] "La neuroglobine" – Wikipédia – https://fr.wikipedia.org/wiki/Neuroglobine
– [2] "L’hélice alpha" – Wikipédia – https://fr.wikipedia.org/wiki/Hlice_alpha
– Site de "Penn Medicine " : https://www.uphs.upenn.edu/news/
Code brève
ADIT : 58414
Rédacteur :
Alexandre Touvat ([email protected])
