La protéine prion orchestre la séparation des phases liquide-liquide avec le cuivre

Dans une étude publiée dans Avancées scientifiquesdes chercheurs de l'Université fédérale de Rio de Janeiro (UFRJ) et du Centre allemand des maladies neurodégénératives (DZNE-Berlin) ont mis en lumière la danse complexe entre la protéine prion et les ions cuivre dans la physiopathologie des cellules vivantes.

La recherche ouvre la voie à des traitements potentiels ciblant les amas de protéines prions liés au cuivre afin de prévenir la formation anormale de solides et d’atténuer les conséquences neurodégénératives.

Comme les gouttelettes d’huile dans l’eau, les cellules abritent des organites membranaires qui jouent un rôle crucial dans la fonction cellulaire. La recherche contribue à la compréhension d’une nouvelle couche de complexité avec l’existence d’organites ou de condensats sans membrane formés par séparation de phases, qui sont des assemblages riches en protéines dotés de propriétés liquides et de fonctions dynamiques uniques. Notamment, les protéines liées aux maladies neurodégénératives subissent une séparation de phases, ce qui suggère un lien potentiel entre les condensats liquides et leur agrégation ultérieure.

La protéine prion (PrP), associée à des maladies cérébrales mortelles comme la maladie de la « vache folle », est connue depuis longtemps pour interagir avec les ions cuivre présents dans les cellules cérébrales. Dirigée par Mariana Do Amaral, étudiante diplômée sous la supervision du professeur Yraima Cordeiro (UFRJ) et du professeur Susanne Wegmann (DZNE-Berlin), l'étude démontre que la PrP peut former des condensats liquides dynamiques à la surface des cellules, agissant potentiellement comme des piégeurs de substances excessives. ions de cuivre.

Do Amaral, le premier auteur de l'article, explique : « Depuis plus de 20 ans, la recherche fait allusion à la liaison du cuivre à la PrP et à son rôle dans un repliement anormal. Notre hypothèse était que la PrP agit comme un tampon de cuivre via une séparation de phase liquide-liquide, protégeant ainsi les cellules. à cause d'un excès de cuivre.

Les résultats mettent en évidence l’importance biologique de la séparation des phases liquide-liquide dans la régulation de l’homéostasie du cuivre par la PrP. La nature dynamique des condensats de PrP, accumulant des ions cuivre, suggère un mécanisme finement réglé. Curieusement, l’exposition au stress oxydatif, un phénomène courant dans les cerveaux malades ou âgés, a conduit à une transition du liquide au solide, ressemblant à des amas associés à la neurodégénérescence.

Cette étude approfondit non seulement notre compréhension des maladies à prions, mais ouvre également la voie à des interventions potentielles ciblant les condensats de protéines prions liés au cuivre afin de prévenir la formation anormale de solides et d'atténuer les conséquences neurodégénératives.

La recherche a utilisé des techniques biophysiques avancées, notamment la spectroscopie de corrélation de photons à rayons X (XPCS) à la nouvelle source de lumière synchrotron brésilienne (Sirius-LNLS) et la récupération de la fluorescence des cellules vivantes après photoblanchiment à la Charité-Université de Médecine de Berlin.