Inspirée par l’un de ses doctorants qui souhaitait explorer les protéines tau et tubuline, Jiali Li, professeur de physique à l’Université de l’Arkansas, et son groupe ont créé un dispositif de détection spécial à base de nanopores en nitrure de silicium.

Dans Journal de physique appliquée, de AIP Publishing, Acharjee et al. présenter le dispositif, qui est conçu pour fournir des informations de volume sur les molécules de protéines tau et tubuline et leurs états d’agrégation au niveau de la molécule unique dans leur environnement natif.

Pour créer le capteur, l’équipe a exploré comment les protéines modifient le courant et la tension circulant dans un système de nanopores.

« La loi d’Ohm est la physique de base qui permet au dispositif nanopore de détecter les molécules de protéines », a déclaré Li. « Un petit trou – de 6 à 30 nanomètres – est fait dans une fine membrane de nitrure de silicium et soutenu par un substrat de silicium. Lorsqu’il est placé dans une solution avec des ions de sel, l’application d’une tension électrique entraîne le flux des ions à travers le trou, ou nanopore. Ceci, à son tour, génère un courant ionique à pores ouverts. »

Lorsqu’une molécule de protéine chargée – souvent des milliers de fois plus grande que les ions – se trouve à proximité du nanopore, elle est également entraînée dans le nanopore et bloque le flux de certains ions. Cela provoque la chute du courant à pores ouverts.

« La quantité de chute de courant produite par une molécule de protéine est proportionnelle au volume ou à la taille et à la forme de la protéine », a déclaré Li. « Cela implique que si la protéine A se lie à la protéine B, elle provoquera une chute de courant proportionnelle au volume de A + B, et une protéine A agrégée provoquera environ plusieurs quantités de chute de courant. »

Cela permet à Li et à son groupe d’examiner la liaison et l’agrégation des protéines dans un dispositif à nanopores. La durée de séjour d’une protéine dans un nanopore est inversement proportionnelle à sa charge, ce qui fournit également des informations utiles sur une molécule de protéine.

« Notre étude montre qu’un dispositif à nanopores en nitrure de silicium peut mesurer les informations de volume des molécules de protéines tau et tubuline et leur agrégation dans différentes conditions biologiques, ce qui nous donne une meilleure compréhension du processus d’agrégation des protéines, ainsi que le développement de médicaments ou d’autres méthodes thérapeutiques. pour traiter les maladies neurodégénératives », a déclaré Li.

En utilisant leur dispositif à nanopores à l’état solide, ainsi que d’autres outils de nanotechnologie, « nous prévoyons d’étudier systématiquement le mécanisme d’agrégation des protéines dans différentes conditions biologiques, telles que la température, le pH et la concentration en sel », a-t-elle déclaré.

Source de l’histoire :

Matériel fourni par Institut américain de physique. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.