Dirigé par les flux intracellulaires —
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La formation de motifs est un phénomène universel qui sous-tend les processus fondamentaux de la biologie. Un exemple sont les schémas de concentration des protéines, qui dirigent les processus cellulaires vitaux, y compris la division cellulaire, la polarité et le mouvement. Ces modèles de protéines résultent de l’interaction des réactions chimiques et du transport spatial des protéines. Le transport peut se produire de manière passive (par diffusion) ou activement (par des flux). Contrairement à la diffusion, le transport par flux présente une direction spatiale préférentielle claire. Cependant, peu de recherches ont été menées à ce jour sur l’influence des flux sur les patrons protéiques. Une équipe dirigée par le professeur Erwin Frey, physicien du LMU, en collaboration avec le professeur Cees Dekker de l’Université de technologie de Delft, a maintenant étudié cette question fondamentale en utilisant l’exemple paradigmatique du système protéique Min de E. coli.
Les chercheurs ont utilisé une approche interdisciplinaire combinant des expériences avec des dosages microfluidiques et une nouvelle théorie de la formation de modèles de protéines développée par le groupe Frey. Dans le dosage microfluidique, les protéines Min peuvent se lier et se délier d’une bicouche lipidique qui recouvre les parois de la chambre microfluidique. Cela permet aux chercheurs d’étudier le comportement des protéines dans des conditions qui imitent étroitement l’intérieur d’une cellule biologique réelle. De cette manière, les scientifiques ont pu montrer que les flux de fluides provoquent le mouvement et l’alignement des modèles de protéines liées à la membrane. Étonnamment, les motifs ondulatoires peuvent se déplacer soit dans le sens de l’écoulement, soit dans le sens contraire. Laquelle de ces directions de propagation se produit dépend du rapport des concentrations de protéines. Les chercheurs montrent en outre comment la direction du mouvement des motifs dépend subtilement des réactions chimiques entre les protéines.
“Les modèles liés à la membrane peuvent se propager à contre-courant car le flux en vrac modifie les concentrations de protéines dans le cytoplasme mais n’a aucun effet direct sur les protéines déjà liées à la membrane”, explique Frey. “L’impact du flux sur les modèles de protéines est déterminé par la façon dont les protéines s’accumulent et se déposent sur la membrane.” Les chercheurs proposent que l’utilisation des flux de fluides pourrait être un outil polyvalent pour contrôler les modèles de protéines et étudier les mécanismes moléculaires de la formation des modèles.
