Voici de bonnes nouvelles pour les chercheurs travaillant avec la microscopie à fluorescence à haute résolution : pour la première fois, des règles moléculaires biocompatibles peuvent être utilisées pour calibrer les dernières méthodes de microscopie à super-résolution. Les progrès récents en microscopie à super-résolution ont permis à la résolution optique d’atteindre quelques nanomètres, comparables à la taille des molécules cellulaires. Cependant, valider cette résolution sur des composants cellulaires tels que des complexes multiprotéiques a constitué un défi en raison du manque de systèmes de référence biomoléculaires capables de marquer avec précision des colorants à des distances nanométriques.
Une équipe de scientifiques dirigée par le Dr Gerti Beliu et le professeur Markus Sauer du Centre Rudolf Virchow de bioimagerie intégrative et translationnelle de l'Université Julius-Maximilians (JMU) de Bavière, en Allemagne, a marqué un tournant. Ils ont publié de nouvelles règles moléculaires biocompatibles, les PicoRulers (règles optiques d'étalonnage d'imagerie basées sur les protéines) dans la revue Advanced Materials.
L’équipe de recherche a réussi à construire ces règles moléculaires personnalisées en utilisant l’expansion du code génétique et la chimie du clic. Ils peuvent être utilisés comme structures de référence biomoléculaires précises en microscopie à fluorescence.
Les PicoRulers sont basés sur la protéine en trois parties PCNA (antigène nucléaire de cellules en prolifération), qui joue un rôle central dans la réplication et la réparation de l'ADN. La protéine a été modifiée en introduisant des acides aminés non naturels à des positions précisément positionnées, permettant aux colorants fluorescents ou à d'autres molécules de cliquer spécifiquement dessus avec un minimum d'erreurs de liaison.
Cela permet aux chercheurs de tester la résolution des dernières méthodes de microscopie à super-résolution sur des biomolécules cellulaires précisément définies avec une précision sans précédent.
Markus Sauer a déclaré avec enthousiasme : « La capacité à résoudre de véritables structures biologiques à un niveau inférieur à 10 nanomètres marque une nouvelle ère dans la technologie de la bioimagerie. Par rapport aux macromolécules artificielles utilisées précédemment, nos PicoRulers ne sont pas seulement biocompatibles. Elles atteignent également une précision de résolution de test inégalée dans des conditions réelles.
"Le champ d'application de cette technologie dépasse largement les limites de la microscopie traditionnelle", explique Gerti Beliu. "Nos PicoRulers ne sont pas seulement un outil permettant des mesures plus précises, elles ouvrent également la porte à une étude plus approfondie et plus détaillée des processus complexes se déroulant dans les cellules."
À long terme, le développement ultérieur des PicoRulers pourrait transformer l’imagerie biologique et médicale en résolution moléculaire. PicoRuler permet pour la première fois de valider et d’améliorer le potentiel de résolution de nouvelles méthodes de microscopie à super-résolution sur des échantillons biologiques. Cela en fait des outils précieux pour l’élucidation future de l’organisation moléculaire et des interactions des biomolécules dans les cellules.