La microscopie à super-résolution a franchi un nouveau jalon significatif, avec une résolution optique atteignant désormais quelques nanomètres, soit l’échelle de la taille des molécules cellulaires. Une équipe de chercheurs allemands a mis au point des règles moléculaires biocompatibles, ouvrant la voie à une précision sans précédent dans l’imagerie biologique.
Dirigée par le Dr Gerti Beliu et le Professeur Markus Sauer de l’Université Julius-Maximilians (JMU) de Würzburg en Bavière en Allemagne, l’équipe a fait une découverte sans précédent. Dans la revue Advanced Materials, ils présentent de nouvelles règles moléculaires biocompatibles, les PicoRulers (Règles optiques d’étalonnage de l’imagerie à base de protéines).
En utilisant l’expansion du code génétique et la chimie click, l’équipe a réussi à construire ces règles moléculaires personnalisées. Elles peuvent être utilisées comme structures de référence biomoléculaires précises en microscopie à fluorescence.
Chef-d’œuvre technologique : précision au niveau moléculaire
Les PicoRulers sont basés sur la protéine en trois parties PCNA (Antigène nucléaire des cellules proliférantes), qui joue un rôle central dans la réplication et la réparation de l’ADN. Grâce à l’introduction précise d’acides aminés non naturels à des positions définies avec précision, cette protéine a été modifiée de telle sorte que des colorants fluorescents ou d’autres molécules peuvent y être spécifiquement fixés avec un minimum d’erreurs de liaison.
Les chercheurs peuvent ainsi tester la résolution des dernières méthodes de microscopie à super-résolution avec une précision sans précédent sur une biomolécule cellulaire définie avec précision.
L’application de cette technologie va bien au-delà des limites traditionnelles de la microscopie. « Nos PicoRulers ne sont pas seulement un outil pour des mesures plus précises, mais ouvrent également la porte à une investigation plus profonde et plus détaillée des processus complexes qui se déroulent au sein de nos cellules », explique Gerti Beliu.
Un fort potentiel pour les applications futures
Le développement ultérieur des PicoRulers pourrait changer à long terme l’imagerie biologique et médicale avec une résolution moléculaire. Pour la première fois, ils permettent de valider et d’améliorer le potentiel de résolution des nouvelles méthodes de microscopie à super-résolution sur des échantillons biologiques. Cela en fait un outil précieux pour l’élucidation future de l’organisation moléculaire et de l’interaction des biomolécules dans les cellules.
En synthèse
La microscopie à super-résolution a franchi une nouvelle étape avec l’introduction des PicoRulers, des règles moléculaires biocompatibles qui permettent une précision sans précédent dans l’imagerie biologique. Ces outils, développés par une équipe de chercheurs allemands, ouvrent la voie à une investigation plus profonde et plus détaillée des processus complexes qui se déroulent au sein de nos cellules, et ont un fort potentiel pour les applications futures dans l’imagerie biologique et médicale.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que la microscopie à super-résolution ?
La microscopie à super-résolution est une forme de microscopie qui permet d’obtenir une résolution optique au-delà de la limite de diffraction de la lumière, atteignant l’échelle de quelques nanomètres.
Qui a développé les PicoRulers ?
Les PicoRulers ont été développés par une équipe de chercheurs dirigée par le Dr Gerti Beliu et le Professeur Markus Sauer du Rudolf Virchow Centre en Allemagne.
Qu’est-ce que les PicoRulers ?
Les PicoRulers sont des règles moléculaires biocompatibles qui peuvent être utilisées comme structures de référence biomoléculaires précises en microscopie de fluorescence.
Comment les PicoRulers sont-ils fabriqués ?
Les PicoRulers sont basés sur la protéine PCNA. Par l’introduction précise d’acides aminés non naturels à des positions précisément définies, cette protéine a été modifiée de telle manière que des colorants fluorescents ou d’autres molécules peuvent y être spécifiquement cliqués avec une erreur de liaison minimale.
Quel est le potentiel des PicoRulers pour l’avenir ?
Les PicoRulers ont un fort potentiel pour les applications futures dans l’imagerie biologique et médicale. Ils permettent de valider et d’améliorer le potentiel de résolution des nouvelles méthodes de microscopie à super-résolution sur des échantillons biologiques.
Principaux enseignements
| Enseignements |
|---|
| La microscopie à super-résolution atteint une résolution de quelques nanomètres |
| Les PicoRulers sont des règles moléculaires biocompatibles |
| Les PicoRulers sont basés sur la protéine PCNA |
| Les PicoRulers permettent une précision sans précédent dans l’imagerie biologique |
| Les PicoRulers ouvrent la porte à l’étude des processus cellulaires complexes |
| Les PicoRulers ont un fort potentiel pour les applications futures dans l’imagerie biologique et médicale |
Références
Légende illustration principale : PicoRuler : Les règles moléculaires à base de protéines permettent de tester, dans des conditions réalistes, la résolution optique des dernières méthodes de microscopie à super-résolution sur des biomolécules dont la taille est inférieure à 10 nanomètres. Crédit : Gerti Beliu, DALL-E 3 / University of Würzburg
Article : PCNA as protein-based nanoruler for sub-10 nm fluorescence imaging. Advanced Materials, 27 November 2023, Open Access: https://doi.org/10.1002/adma.202310104
Advanced Materials, Rudolf Virchow Centre – Centre pour la bio-imagerie intégrative et translationnelle, Université Julius-Maximilians (JMU) de Würzburg
