Des chercheurs développent une nouvelle méthode pour mesurer les gouttelettes de protéines impliquées dans les maladies neurodégénératives

Certaines protéines des cellules peuvent se décomposer en gouttelettes aussi petites que des gouttelettes d’huile dans l’eau, mais des erreurs dans ce processus peuvent être à l’origine de maladies neurodégénératives dans le cerveau des personnes âgées. Aujourd’hui, les chercheurs de Rutgers ont développé une nouvelle méthode pour quantifier les gouttelettes de protéines impliquées dans ces maladies.

La nouvelle technique, qui quantifie simultanément la tension superficielle et la viscosité, ou l’épaisseur des gouttelettes de protéines, aidera les scientifiques à étudier leur évolution, ouvrant la voie à une meilleure compréhension des mécanismes de ces maladies et au développement de traitements médicamenteux.

L’étude paraît dans la revue Rapports biophysiques.

L’équipe dirigée par Rutgers a étudié les condensateurs biomoléculaires, qui sont des gouttelettes liquides qui se forment en séparant la phase liquide-liquide des protéines et de l’ARN dans les cellules dans un processus similaire à la façon dont l’huile forme des gouttelettes dans l’eau.

Les propriétés physiques des gouttelettes de protéines sont importantes car elles jouent un rôle central dans les maladies neurodégénératives telles que la sclérose latérale amyotrophique (SLA), la maladie d’Alzheimer et la maladie de Parkinson. L’idée de base est que les gouttelettes liquides de certaines protéines peuvent se transformer en bouchons, ou en amas de molécules, qui sont les caractéristiques de ces maladies.

Étonnamment, il n’existe pas de méthodes bien établies pour déterminer les propriétés physiques de ces gouttelettes de protéines, principalement parce qu’elles sont si petites – environ un billionième de la taille d’une goutte de pluie. Les chercheurs ont développé une méthode simple, inspirée de la façon dont vous buvez avec une paille : la pression d’aspiration dans votre bouche et la vitesse à laquelle la boisson s’écoule dans la paille peuvent vous indiquer les caractéristiques de la boisson liquide. De même, on peut mesurer les propriétés physiques des gouttelettes de protéines en regardant comment la gouttelette entre et sort de la pointe d’un petit tube de verre appelé micropipette.

Les chercheurs ont examiné des gouttelettes de liquides courants tels que l’huile et l’eau. Il s’avère qu’une pression intense est nécessaire pour les transférer vers la micropipette afin de surmonter la tension superficielle élevée de ces fluides dans un passage aussi étroit. Mais une fois cette tension surmontée, les gouttelettes d’huile et d’eau se déplacent trop rapidement pour être capturées par la caméra en raison de leur faible viscosité. Les chercheurs ont cependant découvert que les gouttelettes de protéines avaient la tension superficielle et la viscosité adéquates pour être étudiées quantitativement à l’aide d’une micropipette.

Le fait que nous puissions appliquer la technologie des micropipettes pour mesurer avec précision les condensateurs biomoléculaires met en évidence une différence significative entre les gouttelettes de protéines et les liquides courants : la tension superficielle des gouttelettes de protéines est des milliers de fois inférieure, tandis que leur viscosité est des milliers de fois supérieure à celle de l’huile ou de l’eau. . « 

Cheng Shi, premier auteur, professeur adjoint de Département de chimie et de biologie chimique à Rutgers-Nouveau-Brunswick

« Nous pouvons maintenant enfin étudier quantitativement comment les propriétés physiques des gouttelettes de protéines changent au cours de la neurodégénérescence. Nous nous attendons à ce que cette technique soit largement applicable et résoudra de nombreuses limitations des approches actuelles. Elle ouvrira des portes pour démêler les mécanismes et faciliter avancées thérapeutiques dans le traitement de ces maladies.