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Les scientifiques ont fabriqué la plus petite antenne du monde, et elle est faite d’ADN

Les scientifiques ont créé la plus petite antenne jamais réalisée – à peine cinq nanomètres de long. Contrairement à ses homologues beaucoup plus gros que nous connaissons tous, cette petite chose n’est pas faite pour transmettre des ondes radio, mais pour collecter les secrets de protéines en constante évolution.

Nanantina en ADNLes molécules qui portent des instructions génétiques sont environ 20 000 fois plus petites qu’un cheveu humain. Ils sont également fluorescents, ce qui signifie qu’ils utilisent des signaux lumineux pour enregistrer et rapporter des informations.

Ces signaux lumineux peuvent être utilisés pour étudier le mouvement et le changement des protéines en temps réel.

Une partie de l’innovation dans cette antenne particulière est la façon dont la partie réceptrice de celle-ci est également utilisée pour détecter la surface moléculaire de la protéine qu’elle étudie. Cela produit un signal distinct lorsque la protéine remplit sa fonction biologique.

« Comme une radio bidirectionnelle qui peut recevoir et transmettre des ondes radio, une nanoantenne fluorescente reçoit la lumière d’une couleur ou d’une longueur d’onde et, en fonction du mouvement de la protéine qu’elle détecte, retransmet la lumière dans une autre couleur que nous pouvons détecter,  » Le chimiste Alexis Vallée-Bélisle dit :de l’Université de Montréal (UdeM) au Canada.

Plus précisément, la fonction de l’antenne est de mesurer les changements structurels des protéines au fil du temps. Les protéines sont de grosses molécules complexes qui effectuent toutes sortes de tâches essentielles dans le corps, du soutien du système immunitaire à la régulation des fonctions des organes.

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Cependant, à mesure que les protéines accélèrent pour faire leur travail, elles subissent des changements constants de structure, passant d’un état à un autre dans un processus très complexe que les scientifiques appellent Dynamique des protéines. Et nous n’avons pas de bons outils pour suivre la dynamique des protéines en action.

« L’étude expérimentale des états trans des protéines reste un défi majeur car les techniques à haute résolution structurelle, y compris la RMN et la cristallographie aux rayons X, ne peuvent souvent pas être directement appliquées pour étudier les états protéiques de courte durée », a déclaré l’équipe. Expliquez dans leur article.

La dernière technologie de fabrication d’ADN – environ 40 ans de développement – est capable de produire des nanostructures personnalisées de différentes longueurs et flexibilité, optimisées pour remplir la fonctionnalité souhaitée.

L’un des avantages de cette antenne à ADN ultra-petite par rapport aux autres techniques d’analyse est qu’elle est capable de capturer des états protéiques de très courte durée. Selon les chercheurs, cela signifie qu’il existe de nombreuses applications potentielles ici, à la fois en biochimie et en nanotechnologie en général.

« Par exemple, nous avons pu révéler, en temps réel pour la première fois, la fonction de l’enzyme phosphatase alcaline avec une variété de molécules biologiques et de médicaments », Le chimiste Scott Aaron dit :de l’Udem. « Cette enzyme a un rôle dans de nombreuses maladies, y compris divers cancers et infections intestinales. »

Tout en explorant « l’universalité » de leur conception, l’équipe a testé avec succès l’antenne avec trois modèles différents de protéines – streptavidine, phosphatase alcaline et protéine G – mais il y en aura probablement plus à venir, et l’un des avantages de la nouvelle antenne est sa polyvalence.

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« Les nanoantennes peuvent être utilisées pour observer en temps réel des mécanismes biomoléculaires distincts, y compris des changements de conformation petits et grands – en principe, tout événement pouvant affecter l’émission de fluorescence d’un colorant » écrire dans leur papier.

L’ADN devient de plus en plus populaire en tant que bloc de construction que nous pouvons fabriquer et manipuler pour créer des nanostructures telles que l’antenne de cette étude. La chimie de l’ADN est relativement facile à programmer et facile à utiliser une fois programmée.

Les chercheurs cherchent maintenant à créer une start-up commerciale afin que la nanotechnologie puisse être pratiquement conditionnée et utilisée par d’autres, qu’il s’agisse d’institutions pharmaceutiques ou d’autres équipes de recherche.

« Peut-être que nous sommes plus enthousiasmés par la réalisation que de nombreux laboratoires dans le monde, équipés d’un spectrophotomètre conventionnel, peuvent facilement utiliser ces nanonanites pour étudier leur protéine préférée, comme l’identification de nouveaux médicaments ou le développement de nouvelles nanotechnologies » Vallée-Bélisle dit.

La recherche a été publiée dans Les chemins de la nature.