MARSEILLE, France, 26 janvier 2023 — Des chercheurs de l’Institut Fresnel ont mis au point une technique d’auto-détection de la lumière ultraviolettefluorescence signal dans une seule protéine, ouvrant la voie à des études sans marquage de milliers de protéines dont la fluorescence naturelle ne peut pas être détectée à l’aide de la technologie existante.

Bien que les protéines émettent une fluorescence dans les UV car elles contiennent l’acide aminé tryptophane, la plupart des protéines ne contiennent qu’un à cinq tryptophane, ce qui est trop peu pour fournir un signal UV puissant au niveau requis pour la détection de protéines sans étiquette. Le signal de fluorescence faible et le fond important trouvés dans la plupart des protéines ont des techniques de détection UV sans étiquette limitées à quelques grandes protéines contenant plusieurs dizaines de résidus de tryptophane.

En utilisant une combinaison d’antennes plasmoniques, d’antioxydants et de techniques de réduction de fond, les chercheurs de l’Institut Fresnel, dirigés par Jérôme Wenger, ont augmenté le rapport signal sur fond (SBR) dans les protéines d’autofluorescence UV plus d’un fois – assez pour permettre une détection indépendante .étiquette. Les chercheurs ont utilisé des éléments nanophotoniques et plasmoniques pour augmenter la fluorescence et des antioxydants pour neutraliser les espèces d’oxygène réactif omniprésentes dans les UV. L’approche utilisée par l’équipe pour supprimer le bruit de fond est basée sur la compréhension rationnelle des chercheurs des origines physiques du bruit de fond.

Les chercheurs ont utilisé ce cadre pour augmenter la sensibilité de la corrélation UV-fluorescence spectroscopie (UV-FCS), lui permettant d’être utilisé pour réaliser une détection d’autofluorescence UV sans marquage jusqu’à un seul niveau de tryptophane. L’équipe a démontré la détection sensible aux UV à l’aide d’UV-FCS sur des protéines thermonucléases avec un seul résidu de tryptophane.

Des chercheurs français ont fait pression pour une sensibilité aux ultraviolets sans étiquette spectroscopie de corrélation de fluorescence (UV-FCS) jusqu’à un seul niveau de tryptophane. Avec l’aimable autorisation de Prithu Roy et al., ‘Ultra-violet Nanophotonique Activation de la spectroscopie de corrélation d’autofluorescence sur des protéines sans étiquette avec un seul tryptophane,’ Nano Lettres, 2023.

Les chercheurs affirment que la technique peut être appliquée à de vastes bibliothèques de protéines qui étaient auparavant inaccessibles par des méthodes sans étiquette. Plus de 90% des protéines humaines ont au moins un résidu tryptophane, mais seulement 4% ont plus de 20 résidus tryptophane. L’autofluorescence UV de l’acide aminé tryptophane dans les protéines permettra aux scientifiques d’étudier des protéines uniques sans les inconvénients du marquage par fluorescence.

Plusieurs communautés scientifiques, de la nanophotonique à la biochimie, peuvent bénéficier de techniques pour étendre la sensibilité UV-FCS jusqu’à un seul régime de tryptophane. Selon les chercheurs, la spectroscopie de corrélation de fluorescence et les techniques connexes peuvent avoir un impact puissant sur la biophysique moléculaire, en particulier dans l’évaluation des propriétés de diffusion, des concentrations locales et des taux de réaction cinétique.

De plus, l’approche de maximisation du signal au fond pourrait être utile aux scientifiques et aux ingénieurs travaillant avec une seule molécule, une fluorescence photonique ou plasmonique.

Cette recherche a été publiée dans Nano-lettres (www.doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c03797).