Les vésicules de gaz sont des structures creuses constituées de protéines présentes dans les cellules de certains micro-organismes, et les chercheurs de l’Université Rice pensent qu’elles peuvent être programmées pour être utilisées dans des applications biomédicales.
« À l’intérieur des cellules, les vésicules de gaz forment un magnifique motif en nid d’abeilles. La manière dont ce motif se forme n’a jamais été complètement comprise. Nous présentons la première identification d’une protéine capable de réguler cette structure, et nous pensons que ce sera une étape importante dans l’évolution moléculaire. microbiologie », a déclaré George Lu, professeur adjoint de bio-ingénierie et chercheur à l’Institut de prévention et de recherche sur le cancer du Texas.
Lu et ses collègues ont publié leurs résultats dans un document Publié dans Microbiologie naturelle. L’auteur principal est Zongru Li, doctorant en quatrième année en bio-ingénierie au Laboratoire de Lu pour les assemblages macromoléculaires synthétiques.
« Les vésicules de gaz sont des tubes cylindriques fermés par des embouts coniques », a expliqué Li. « Ils assurent la flottabilité des cellules de leurs hôtes natifs. »
Les vésicules se trouvent naturellement dans cinq phylums de bactéries et deux groupes d’archées (organismes unicellulaires). La plupart se limitent aux micro-organismes planctoniques que l’on trouve souvent dans les étangs d’eau douce. L’ingénierie récente des vésicules a conduit à plusieurs applications, notamment l’imagerie du gène rapporteur, le contrôle acoustique et la délivrance de charges utiles.
Le co-auteur Yifan Dai, professeur adjoint de génie biomédical à la McKelvey School of Engineering de l’Université de Washington à Saint Louis, a déclaré qu’ils étaient attirés par la recherche par la question de savoir pourquoi les vésicules peuvent se former selon un motif en nid d’abeille.
Avec l’aide de son collègue de WashU, Alex Holehouse, et de ses collègues de l’Université Duke, Ashutosh Chilkoti et Lingchong You, l’équipe de chercheurs a découvert que ce modèle constitue l’utilisation la plus efficace de l’espace et que la forme du cluster joue un rôle dans son fonctionnement.
Plus particulièrement, ces amas de protéines se sont formés dans une solution subsaturée, une nouvelle forme de structure biologique précédemment identifiée, et qui détermine l’organisation de ces vésicules. L’essentiel est qu’ils ont trouvé la fonction derrière cette nouvelle forme mystérieuse.
« Ces équipes dirigées par le laboratoire Lu ont découvert qu’une forme unique de groupes de protéines exclusivement assemblés dans une solution subsaturée détermine les comportements de regroupement », a déclaré Dai. Cela s’ajoute à la série de preuves sur la façon dont la transition de phase affecte l’organisation cellulaire et les fonctions cellulaires, a-t-il ajouté.
Lu et son équipe, en utilisant des approches génétiques, biochimiques et d’imagerie, explorent les nanostructures protéiques. Les vésicules de gaz stabilisent les bulles d’air à l’intérieur du cytosol bactérien (les fluides à l’intérieur des cellules) et fournissent une interface liquide-gaz qui peut être utilisée pour le contraste par ultrasons ou par IRM.
« Dans notre laboratoire, nous exploitons la puissance de la biologie synthétique pour étendre les applications de ces nanostructures protéiques », a déclaré Li. « En concevant des gènes et des cellules, nous visons à construire des vésicules de gaz qui fonctionnent encore plus efficacement dans les applications biotechnologiques et biomédicales. »
Plus d’information:
Zongru Li et al, La transition de phase de GvpU régule le regroupement de vésicules gazeuses chez les bactéries, Microbiologie naturelle (2024). DOI : 10.1038/s41564-024-01648-3