Un bioingénieur de l’Université du Texas à Dallas a développé des enzymes synthétiques capables de contrôler le comportement de la protéine de signalisation Vg1, qui joue un rôle clé dans le développement des muscle tissues, des os et du sang chez les embryons de vertébrés.
L’équipe de chercheurs utilise une nouvelle approche, appelée système de traitement synthétique (SynPro), chez le poisson zèbre pour étudier la development de Vg1. En apprenant les règles moléculaires de la development des signaux chez un animal en développement, les chercheurs visent à concevoir des mécanismes – comme donner de nouvelles guidelines aux cellules – qui pourraient jouer un rôle dans le traitement ou la prévention des maladies.
Le Dr Laptop Dave P. Dingal, professeur adjoint de bio-ingénierie à l’École d’ingénierie et d’informatique Erik Jonsson, et ses collègues ont publié leurs recherches en ligne le 16 octobre dans Proceedings of the Nationwide Academy of Sciences.
« Nous nous intéressons à la manière dont les enzymes synthétiques pourraient être utilisées pour contrôler les protéines naturelles, y compris les protéines pathogènes », a déclaré Dingal. « Notre espoir est de construire des circuits biologiques que nous pourrons, à terme, introduire dans les cellules et leur attribuer de nouvelles fonctions, comme la capacité de détecter le most cancers ou de résoudre des problems cellulaires au niveau moléculaire. »
Dingal a déclaré que les poissons zèbres sont des modèles idéaux pour observer remark les protéines de signalisation sont traitées et sécrétées, auto les poissons zèbres présentent non seulement une similitude d’environ 70 % avec le génome humain, mais ils sont également petits et faciles à cultiver et à imager au microscope.
Les chercheurs ont étudié les interactions entre les deux protéines Vg1 et Nodal. L’une des thoughts étudiées par l’équipe de recherche est de savoir pourquoi Vg1 reste inactif jusqu’à ce qu’il s’associe à Nodal pour previous un complexe protéique plus grand appelé hétérodimère, qui est sécrété par les cellules et signale aux cellules embryonnaires cibles de se différencier en tissus et organes spécifiques.
« Nous avons découvert qu’il existe des protéines qui agissent comme des chaperons qui se lient à Vg1 et le forcent à rester sous forme de monomère inactif », a déclaré Dingal. « En présence de Nodal, cependant, les chaperons sont libérés, et Nodal peut alors se dimériser avec Vg1. »
Les chercheurs ont découvert que l’acte d’appariement n’est pas suffisant pour activer Vg1 et Nodal. La partie Vg1 du dimère doit subir un traitement supplémentaire dans d’autres parties de la cellule, y compris dans l’appareil de Golgi, où les enzymes coupent ou clivent les acides aminés inutiles de la area Vg1, un peu comme un jardinier taille un rosier.
Pour étudier le traitement subi par Vg1, Dingal et ses collègues ont développé un moyen de manipuler la protéine. En utilisant une enzyme de clivage dérivée d’une famille de virus, les chercheurs ont développé une enzyme synthétique qui pourrait être utilisée pour couper des acides aminés spécifiques de Vg1 dans l’embryon de poisson zèbre.
Ils ont découvert que les hétérodimères Vg1-Nodal n’ont pas besoin de subir un clivage avant d’être libérés de la cellule pour se lier aux récepteurs des cellules cibles. Vg1, cependant, doit subir un clivage – alors que le clivage de Nodal n’est pas nécessaire – pour activer la signalisation sur les cellules cibles.
Dingal continuera à étudier les protéines dans la prochaine stage du projet pour déterminer, par exemple, les règles moléculaires utilisées par les protéines chaperons pour contrôler la composition des complexes de signalisation. Il a récemment reçu une subvention de 1,9 hundreds of thousands de dollars (R35GM150967) de l’Institut national des sciences médicales générales des Nationwide Institutes of Well being pour poursuivre ses recherches.
Dingal, auteur co-correspondant de l’article, a commencé l’étude en tant que chercheur postdoctoral à l’Université Harvard dans le laboratoire du Dr Alexander F. Schier, membre de l’Académie nationale des sciences, auteur co-correspondant, qui est maintenant professeur de biologie cellulaire et directeur du Biozentrum de l’Université de Bâle en Suisse. Dingal a terminé le travail après avoir rejoint l’UT Dallas en 2022. Les co-auteurs de l’étude comprennent Medel B. Lim Suan Jr. doctorant en génie biomédical de l’UTD et Eugene McDermott Graduate Fellow, ainsi que d’anciens collègues de Harvard.
L’étude a également été financée par une subvention (DP1-Hd094764-02) de l’Institut national Eunice Kennedy Shriver de la santé infantile et du développement humain et du Allen Discovery Heart for Mobile Lineage Tracing.
