Les protéines fluorescentes photoconvertibles (PCFP) telles que mEos4b changent leur couleur de fluorescence du vert au rouge lorsqu’elles sont éclairées avec de la lumière UV. Ce sont des marqueurs très utilisés en imagerie à super-résolution, en particulier la microscopie de localisation (SMLM) quantitative et de suivi de particule unique. Les propriétés photophysiques de ces protéines sont toutefois extrêmement complexes. Dans ce travail collaboratif impliquant les groupes RMN et I2SR de l’IBS, les chercheurs ont observé par spectroscopie RMN multidimensionnelle que mEos4b présente deux conformations distinctes à l’état vert qui s’échangent lentement. La RMN a également révélé que ces conformations diffèrent au niveau des états de protonation de deux chaînes latérales d’acides aminés dans la poche du chromophore, ce qui entraîne une modification du réseau de liaisons hydrogène. Ces réarrangements subtils ne sont pas visibles dans les structures cristallographiques à haute résolution de mEos4b . Il est important de noter qu’une seule de ces conformations est capable d’être photoconvertie efficacement vers l’état rouge, tandis que l’autre semble être plus sensible au photoblanchiment. Cette étude permet d’expliquer le comportement photophysique complexe observé chez mEos4b et les PCFPs apparentées. Plus généralement, elle révèle comment la dynamique conformationnelle des protéines fluorescentes affecte leur photophysique, et en particulier les mécanismes de photoconversion des PCFPs dérivées de mEos. Enfin, leurs résultats ouvrent la voie à la conception de nouveaux variants de PCFPs dotées de meilleures propriétés de photoconversion.
Structural Heterogeneity in a Phototransformable Fluorescent Protein impacts its Photochemical Properties. Arijit Maity, Jip Wulffelé, Isabel Ayala, Adrien Favier, Virgile Adam, Dominique Bourgeois*, and Bernhard Brutscher*. Adv. Sci. (2023), 2306272 Doi : 10.1002/advs.202306272
Contacts : D. Bourgeois, chercheur CNRS du groupe Imagerie Intégrée de la Réponse au Stress (IBS/I2SR) & B. Brutscher, chercheur CEA du groupe de RMN biomoléculaire (IBS/NMR)