Une nouvelle protéine fluorescente jaune très brillante

Résultats scientifiques

Les protéines fluorescentes possèdent un chromophore qui leur permet d’absorber et d’émettre un rayonnement qui leur est propre. Outils incontournables des techniques d’imagerie en biologie cellulaire, elles sont très utiles pour mettre en évidence le comportement des protéines et leurs interactions à l’intérieur de la cellule. Des scientifiques de l’ICP (CNRS/UPSaclay, Orsay), en collaboration avec une équipe de l’IGDR (CNRS/Université de Rennes 1, Rennes), ont mis en évidence les propriétés remarquables d’une nouvelle protéine fluorescente jaune, la tdLanYFP. Ces résultats sont à retrouver dans la revue ACS Sensors.

Depuis l’isolement en 1960 de la GFP (Green Fluorescent Protein) de la méduse bioluminescente Aequorea victoria, les protéines fluorescentes sont devenues des incontournables en biologie cellulaire. Ces protéines possèdent en leur cœur trois acides aminés cyclisés, appelés chromophore, qui réémet l'énergie acquise lors d'une excitation lumineuse sous forme de lumière à une longueur d'onde propre à la protéine. Ainsi, les protéines fluorescentes jaunes (Yellow Fluorescent Proteins ou YFP’s) émettent un rayonnement jaune. Elles servent de marqueurs pour observer le comportement des protéines prises de manière isolée et leur implication dans les mécanismes intracellulaires par des techniques d’imagerie de fluorescence. Elles sont aussi couramment utilisées pour mettre en œuvre des stratégies de FRET (Förster Resonance Energy Transfer) qui permettent aux scientifiques de sonder les interactions entre protéines à l’intérieur de la cellule vivante avec une résolution spatiale de quelques nanomètres. Toutefois, la faible photostabilité des protéines jaunes et leurs performances limitées en milieu acide limitent encore leur utilisation.

Dans une étude publiée dans ACS Sensors, les chercheurs de l’Institut de chimie physique (CNRS/UPSaclay, Orsay), en collaboration avec des collègues de l’Institut de génétique et développement de Rennes (CNRS/Université de Rennes 1, Rennes), ont caractérisé la protéine fluorescente jaune dimérique, tdLanYFP, dérivée d’une protéine tétramérique découverte chez le lancelet Branchiostoma lanceolatum. C'est, à leur connaissance, la protéine fluorescente dimérique la plus brillante de la littérature avec un rendement quantique (rapport du nombre de photons émis au nombre de photons absorbés) de 0,92. La tdLanYFP résiste aussi très bien aux flux de lumière d’excitation intense et a une photostabilité environ 10 fois supérieure à celle des autres protéines jaunes in vitro et in cellulo. Ses propriétés exceptionnelles sont maintenues en milieu acide. Grace à son excellente photostabilité, tdLanYFP élargit la panoplie des protéines fluorescentes compatibles avec les techniques de microscopie super-résolues ou nécessitant une lumière d’excitation intense. En la combinant à une protéine fluorescente cyan (CFP), il serait possible de mettre au point des biosenseurs pour observer par FRET les processus biologiques dans les compartiments cellulaires acides inexplorés jusqu’ici faute d’outils appropriés.

Schéma de la tdLanYFP et exemples d'utilisation en nanoscopie STED et pour la détection du FRET à pHs acides, Marie Erard © Marie Erard

Référence

tdLanYFP, a Yellow, Bright, Photostable, and pH-Insensitive Fluorescent Protein for Live-Cell Imaging and Förster Resonancev Energy Transfer-Based Sensing Strategies

Yasmina Bousmah, Hana Valenta, Giulia Bertolin, Utkarsh Singh, Valérie Nicolas, Hélene Pasquier, Marc Tramier, Fabienne Merola et Marie Erard, ACS Sensors, 5 octobre 2021.

https://doi.org/10.1021/acssensors.1c00874

Contact

Marie Erard
Chercheuse à l’Institut de chimie physique (CNRS/UPSaclay, Orsay)
Christophe Cartier dit Moulin
Chercheur à l'Institut parisien de chimie moléculaire & Chargé de mission pour la communication scientifique de l'INC
Anne-Valérie Ruzette
Chargée scientifique pour la communication - Institut de chimie du CNRS
Stéphanie Younès
Responsable Communication - Institut de chimie du CNRS