Les chercheurs observent directement la liaison membranaire de l’α-synucléine dans les cellules vivantes


Démystifier la protéine de Parkinson

Des scientifiques de l’Université de Constance et de l’Université libre d’Amsterdam, en collaboration avec l’équipe de développement de Bruker BioSpin, ont réussi pour la première fois la détection spectroscopique directe de la liaison de l’α-synucléine de la «protéine de Parkinson» aux membranes lipidiques dans la cellule américaine. Crédits photo: Malte Drescher Lab – Université de Constance

La protéine α-synucléine est l’une des protéines plus abondantes dans le cerveau humain. On l’appelle souvent «protéine de Parkinson» parce que l’accumulation de cette protéine dans les cellules cérébrales est une caractéristique de la maladie de Parkinson. Malgré le haut niveau d’intérêt pour les protéines dans la recherche biomédicale, de nombreuses questions sur la fonction et la physiologie de l’α-synucléine dans les cellules vivantes doivent encore trouver une réponse. Par exemple, il était auparavant difficile de savoir si et dans quelle mesure la protéine se lie aux composants cellulaires internes tels que les membranes et interagit avec eux.

Étant donné que de tels processus pourraient jouer un rôle dans le développement de la maladie, l’équipe autour du physicien chimiste basé à Constance, le professeur Malte Drescher, a utilisé le développement d’une méthode de mesure établie appelée spectroscopie par résonance paramagnétique électronique (spectroscopie EPR) pour en savoir plus sur la liaison. propriétés de la protéine de Parkinson. L’étude, publiée dans la revue scientifique The Journal de lettres de chimie fournit la preuve de concept que la méthode avancée est fondamentalement adaptée à l’élucidation des interactions protéine-lipide dans les cellules. De plus, ce premier test pratique a fourni une preuve directe de la liaison de l’α-synucléine aux membranes intracellulaires.

Plus lent n’est pas toujours plus minutieux

La version étendue de la spectroscopie EPR, qui est utilisée dans la pratique pour la première fois dans l’étude actuelle, est connue sous le nom de spectroscopie EPR à balayage rapide. Avec les deux méthodes, conventionnelle et avancée, les protéines à examiner sont d’abord équipées de sondes dites de spin. Ces sondes chimiques permettent de des changements dans la structure protéique. Les sondes de spin ont chacune un électron libre dont le spin est excité par irradiation avec des micro-ondes. «Nous pouvons considérer les spins comme de petites aiguilles de boussole qui sont influencées par le rayonnement micro-ondes pendant la mesure», explique Drescher. Dans la spectroscopie EPR conventionnelle, il est nécessaire d’attendre pour chaque groupe de spins excités jusqu’à ce que cette influence disparaisse avant que le groupe puisse être à nouveau excité. Ce processus relativement long doit être répété sur de nombreuses analyses afin d’obtenir la mesure complète.

En revanche, avec la spectroscopie EPR à balayage rapide, il n’est plus nécessaire d’attendre que l’influence sur un groupe de spin diminue avant de poursuivre la mesure. « Au lieu de cela, vous accélérez spectralement l’influence du groupe de spin au groupe de spin, puis vous revenez au premier groupe au moment où l’excitation vient de se calmer », déclare Drescher. D’une part, ce procédé raccourcit le temps de mesure requis, d’autre part il permet l’utilisation d’une puissance hyperfréquence plus élevée, ce qui conduit à une précision améliorée du procédé. Les chercheurs ont utilisé ces deux avantages dans leur étude actuelle sur le comportement de liaison de l’α-synucléine.

La nouvelle méthode en pratique

Des études in vitro antérieures («dans le tube à essai») savaient déjà que l’a-synucléine de la «protéine de Parkinson» pouvait se fixer à des membranes lipidiques chargées négativement. En spectroscopie EPR, ce processus de liaison s’accompagne d’un changement caractéristique du signal mesuré. «L’α-synucléine initialement désordonnée prend une forme ordonnée lorsqu’elle se lie à la membrane. Cela réduit la mobilité de la sonde de spin et la liaison de la protéine peut être détectée directement par la méthode de mesure», explique Theresa Braun, doctorante à L’équipe de recherche de Drescher avec Juliane Stehle, auteur principal de l’étude.

En utilisant des vésicules membranaires synthétiques chargées négativement et de l’α-synucléine purifiée, Drescher et ses collègues ont pu détecter le même changement de signal dans la spectroscopie EPR à balayage rapide. Ils ont réussi à le faire non seulement in vitro, mais aussi dans des cellules de la grenouille africaine à griffes (Xenopus laevis), dans lesquelles les vésicules membranaires artificielles ont été introduites pour la première fois et peu de temps après la protéine. L’équipe de recherche a ensuite effectué des mesures dépendant du temps et, sur la du changement du signal de mesure, a pu observer directement comment la proportion de protéines liées dans la cellule augmentait avec le temps.

Une augmentation comparable – quoique significativement plus faible – de la quantité d’α-synucléine liée au fil du temps a également été observée lorsqu’aucune membrane artificielle n’était introduite dans la cellule. Selon Drescher, il ne restait qu’une seule explication à cette observation cruciale. « C’est la première fois que nous voyons des preuves directes que l’α-synucléine interagit avec les membranes lipidiques endogènes, c’est-à-dire naturellement présentes, » conclut le scientifique. En raison de la taille relativement petite de l’effet, cela était jusqu’ici resté caché dans les expériences avec des méthodes de mesure moins précises.

De la grenouille à l’humain

Dans les études futures, l’équipe de Malte Drescher prévoit de s’appuyer sur ce résultat et d’élucider davantage le processus de liaison intracellulaire de l’α-synucléine aux composants cellulaires naturels afin d’en savoir plus sur la fonction de la protéine. Une étape importante de ce processus sera la transition des cellules de grenouille en tant que système modèle vers divers types de cellules de mammifères. L’objectif à long terme est de mieux comprendre les interactions protéine-lipide de la «protéine de Parkinson» et son rôle dans le développement de la maladie de Parkinson afin de pouvoir développer des approches thérapeutiques adaptées.


Sur les traces de la maladie de Parkinson


Plus d’information:
Theresa S.Braun et al., Interactions protéines-lipides intracellulaires, étudiées par spectroscopie par résonance électronique paramagnétique à balayage rapide, Le journal des lettres de chimie physique (2021). DOI: 10.1021 / acs.jpclett.0c03583

Fourni par l’Université de Constance

Citation: Les chercheurs observent directement la liaison de l’α-synucléine dans les cellules vivantes (2021, 10 mars), consulté le 11 mars 2021 sur https://phys.org/news/2021-03-membrane-synuclein-cells.html a été

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