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Institut de Biologie StructuraleGrenoble / France

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arg66

Le côté obscur des protéines fluorescentes photoconvertibles


Les protéines fluorescentes photoconvertibles sont des marqueurs de choix pour la microscopie de fluorescence à super-résolution « PALM » (PhotoActivated Localization Microscopy). Ces marqueurs permettent notamment de compter une à une des protéines cibles d’intérêt, directement à l’intérieur de la cellule. Malheureusement, la justesse du comptage est limitée par le phénomène de « scintillement », i.e. le caractère discontinu de l’émission de lumière par une molécule fluorescente unique au cours du temps. En effet, un marqueur unique qui scintille ne peut pas être facilement différencié d’un ensemble de marqueurs distincts apparaissant successivement au même endroit. Le scintillement résulte de transitions stochastiques et réversibles entre états fluorescents et états sombres, mais les mécanismes en jeu restent très mal compris. L’amélioration de la qualité des analyses PALM quantitatives repose donc sur la conception de variants peu scintillants. En combinant cristallographie aux rayons X, spectroscopie et microscopie PALM, nous avons mis en évidence que l’orientation d’un seul aminoacide très conservé et situé à proximité du chromophore, contrôle entièrement le scintillement des protéines fluorescentes photoconvertibles. La connaissance de l’orientation de cet aminoacide (arginine 66) suffit alors pour prédire les propriétés de scintillement. Cette recherche (que l’ANR se refuse à financer) apporte donc de nouvelles connaissances en photophysique fondamentale et offre de nouvelles pistes pour la conception raisonnée de mutants optimisés pour la microscopie PALM quantitative.

Romain Berardozzi, Virgile Adam, Alexandre Martins & Dominique Bourgeois Arginine 66 Controls Dark-State Formation in Green-to-Red Photoconvertible Fluorescent Proteins Journal of the American Chemical Society 138, 558-565 (2016).

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