Les chercheurs utilisent des techniques d'édition de gènes pour visualiser l'action des protéines chez les animaux multicellulaires

Des chercheurs de l'Université Duke ont réalisé les premiers films en accéléré du treillis en forme de feuille qui entoure et soutient la plupart des tissus animaux.

Une fine couche de matrice extracellulaire connue sous le nom de membrane basale tapisse de nombreuses surfaces du corps telles que la peau, les vaisseaux sanguins et les voies urinaires; et il entoure les muscles, la graisse et les nerfs périphériques.

Bien que les membranes basales jouent un rôle clé dans le développement, la fonction des tissus et les maladies humaines, il était difficile de les visualiser dans les organismes vivants jusqu'à présent.

En modifiant génétiquement les vers de C. elegans pour créer des protéines de membrane basale qui brillent sous la lumière fluorescente, les chercheurs disent qu'il est possible de voir pour la première fois comment les membranes basales sont assemblées pendant le développement, et comment elles changent et se régénèrent tout au long de la vie.

Le travail peut aider à identifier ce qui pourrait mal se passer dans les maladies humaines allant de la maladie rénale au cancer invasif.

« Nous ne serions pas ici sans membranes basales », a déclaré le professeur de biologie de Duke, David Sherwood, qui a dirigé la recherche.

Les membranes basales existent depuis plus de 600 millions d'années, depuis que les premiers animaux multicellulaires ont évolué à partir de leurs ancêtres unicellulaires.

Ils sont le ruban Scotch qui aide à attacher les cellules ensemble pour former des tissus, en maintenant une peau saine.

Ce sont les tamis moléculaires qui filtrent le sang dans les reins, protègent les vaisseaux sanguins et les muscles de l'étirement et de la compression, et abritent des facteurs de croissance qui indiquent aux cellules où aller, quoi devenir et quand se diviser.

Mais parce que la plupart des membranes basales se trouvent profondément dans le corps, au-delà de la portée des microscopes optiques, il est difficile de les visualiser dans les tissus vivants chez l'homme.

L'équipe de Sherwood les a donc examinés dans des vers transparents de plusieurs millimètres de long, en utilisant une technique d'édition de gènes appelée CRISPR pour étiqueter 29 protéines de la membrane basale avec des étiquettes vertes brillantes pour voir quand et où chaque protéine est trouvée en utilisant la microscopie time-lapse.

Un aperçu de ces protéines en action à l'intérieur d'un animal vivant offre une image beaucoup plus complète que les expériences précédentes qui ont examiné les tissus disséqués et fixes, qui ne fournissent qu'un instantané des protéines figées dans le temps, a déclaré Eric Hastie, stagiaire postdoctoral.

« En conséquence, ils ont généralement été considérés comme des structures statiques » ennuyeuses «  », a déclaré Hastie.

Dans certains films, les chercheurs ont suivi les protéines fluorescentes se déplaçant dans la membrane basale tapissant la gorge du ver. Dans d'autres, ils ont observé le remodelage rapide de la membrane basale entourant la gonade du ver alors qu'elle grossissait de plus de 90 fois.

Étonnamment, les films montrent que la plupart des protéines de la membrane basale ne restent pas en place après leur dépôt.

Alors que certains composants de base sont statiques, les scientifiques ont été surpris de voir que de nombreuses protéines se déplaçaient dans cet échafaudage stable.

Nos résultats suggèrent que les membranes basales changent rapidement leurs propriétés pour soutenir les tissus mécaniquement actifs et elles peuvent agir comme des autoroutes qui permettent aux facteurs de croissance de se déplacer rapidement. « 

David Sherwood, chercheur et professeur de biologie, Duke University

« Nous venons juste de commencer à jouer avec cette trousse à outils », a déclaré Hastie.

Mais l'équipe affirme que leur travail offre une nouvelle façon d'étudier les défauts de la membrane basale sous-jacents à la dégénérescence tissulaire au cours du vieillissement et les maladies allant du diabète à la dystrophie musculaire.

La source:

Référence de la revue:

Keeley, D. P., et al. (2020) Le marquage endogène complet des composants de la membrane du sous-sol révèle un mouvement dynamique au sein de l'échafaudage matriciel. Cellule de développement. doi.org/10.1016/j.devcel.2020.05.022.

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