Les scientifiques révèlent comment une protéine liée à la maladie de Parkinson transforme les condensats biomoléculaires

Une collaboration internationale de recherche dirigée par des scientifiques de Brunswick de l’Université de Rutgers qui a examiné des taches microscopiques de protéines trouvées dans les cellules humaines a découvert que certains se transformaient d’une substance presque miel à un solide de bonbon dur.

Ces mystérieuses gouttelettes, connues sous le nom de condensats biomoléculaires, se solidifient lorsqu’ils portent une proportion élevée de la protéine alpha-synucléine, les scientifiques rapportent Avancées scientifiques. Les touffes d’alpha-synucléine se trouvent couramment dans les cellules cérébrales des personnes atteintes de la maladie de Parkinson.

Les scientifiques ont déclaré que leur découverte marque le premier effort réussi connu pour quantifier la dynamique des condensats dans les cellules vivantes et met en évidence l’importance d’étudier les propriétés mécaniques des condensats biomoléculaires, qui sont liés à un large éventail de fonctions et de maladies biologiques.

“En mesurant comment ces condensats changent du liquide au solide dans les systèmes vivants, nous pouvons mieux comprendre comment les maladies comme Parkinson se développent et progressent”, a déclaré Zheng Shi, professeur adjoint au Département de chimie et de la biologie chimique de la Rutgers School of Arts and Sciences et auteur principal de l’étude.

Au cours des 15 dernières années, les scientifiques ont utilisé des technologies avancées pour obtenir un aperçu détaillé des condensats biomoléculaires, qui n’ont pas de limite membranaire. Ils les ont désignés comme importants pour comprendre la biologie cellulaire et les origines de la maladie.

Les scientifiques de Rutgers se sont concentrés sur ces taches microscopiques de protéines dans l’espoir d’explorer de nouveaux mécanismes cellulaires.

“Notre étude nous a permis d’identifier les facteurs qui déclenchent la transition liquide à solide de ces condensats”, a déclaré Shi, qui est également membre du programme de pharmacologie du cancer du Rutgers Cancer Institute of New Jersey.

Chez les patients atteints de Parkinson, les cellules cérébrales qui produisent de la dopamine – un produit chimique cérébral qui est crucial pour le contrôle des mouvements – Die. La maladie progresse au fil du temps, les symptômes aggravant à mesure que davantage de neurones sont perdus.

L’alpha-synucléine joue un rôle essentiel dans la maladie de Parkinson, car les protéines sont mal les pliments et les touffes, formant des formes pathologiques appelées corps de Lewy, qui sont toxiques pour les neurones.

Pour faire leurs résultats, les scientifiques ont développé un ensemble d’outils qui leur permettraient de surmonter les limitations précédentes qui ne permettaient que des mesures dans les tubes à essai.

“C’est passionnant car notre technique permet, pour la première fois, une mesure quantitative directe des propriétés matérielles des condensats dans les cellules vivantes”, a déclaré Huan Wang, doctorant au Département de chimie et de la biologie chimique et du premier auteur de l’étude. “C’est un saut technologique qui ouvre de nouvelles façons d’étudier les condensats des protéines.”

La clé était de développer des outils aussi minuscules que les condensats biomoléculaires eux-mêmes qui pourraient sonder les globs sans détruire les cellules qui hébergent ces condensats.

Les chercheurs ont créé des pipettes microscopiques, appelées micropipettes, pour mesurer avec précision les petits volumes de liquides.

La technique a profité de l’effet capillaire, un phénomène physique dans lequel le liquide se lève spontanément ou tombe dans un espace étroit comme un tube en verre mince.

Les scientifiques ont soigneusement inséré les micropipettes dans les condensats, les percer et tirer le liquide ou un matériau solide à l’intérieur. En contrôlant la pression et en observant comment les condensats se déforment et s’écoulent à l’intérieur de la micropipette, les scientifiques ont mesuré des propriétés importantes telles que la viscosité (quelle est l’épaisseur d’un liquide) et la tension de surface (comment un liquide tient ensemble).

Les chercheurs ont déclaré que leur objectif était de continuer à mesurer et de mieux comprendre les propriétés des condensats dans les cellules vivantes et leurs implications pour les maladies.

“Cela ouvre de nouvelles voies pour la recherche sur les premiers stades des maladies neurodégénératives et leur traitement”, a déclaré Shi.

Le groupe de Dragomir Milovanovic au site du Centre allemand du Centre pour les maladies neurodégénératifs à Berlin a également contribué à l’étude.