L’Université du Luxembourg participe à PROTEIN-ID, un consortium de recherche qui aspire à créer un dispositif capable de générer une carte d’identité de protéines. Le projet tout récemment financé va développer une méthode pour identifier les protéines en temps réel et détecter leur identité à l’aide de techniques spectroscopiques, d’intelligence artificielle et de capteurs opérant à l’échelle nanométrique.
La capacité du dispositif pourrait être appliquée au diagnostic médical, à la génomique et à l’identification de contaminants biologiques, tels que le virus SARS-CoV-2. PROTEIN-ID est coordonné par l’IIT-Istituto Italiano di Tecnologia, Italie, et implique sept instituts de recherche et universités européens.
Séquençage d’acides aminés individuels
L’objectif de PROTEIN-ID s’intègre dans un effort scientifique international pour obtenir un atlas complet des protéines humaines, le protéome, mais avec la vision spécifique d’identifier les protéines présentes – et pas seulement codées au niveau du génome – dans le corps humain. Cette connaissance est essentielle pour prédire l’apparition d’éventuelles maladies.
Le consortium de recherche PROTEIN-ID prévoit de créer une plateforme technologique capable de « voir » les acides aminés individuels qui composent les protéines et, sur la base de leur séquence, de retracer l’identité de la protéine. Chaque protéine est caractérisée par une combinaison précise d’acides aminés disposés en chaîne. Avec ce dispositif, il suffira d’enregistrer la séquence dans la chaîne de quelques acides aminés seulement, car les techniques d’apprentissage automatique permettront de comparer l’enregistrement avec la base de données de protéines pour identifier la correspondance.
Dr. Nicolò Maccaferri / Prof. Alexandre Tkatchenko
Technologie Raman ultrarapide
La sensibilité de l’instrument sera garantie par l’utilisation de la spectroscopie Raman – une technique d’analyse chimique non nuisible – combinée à l’action d’un capteur nanométrique capable d’animer optiquement les acides aminés individuels à l’aide de plasmons. Le dispositif enregistrera le passage d’un acide aminé qui se produit en une microseconde. Au cours de cette microseconde, l’acide aminé est illuminé par le plasmon et sa réaction, c’est-à-dire le signal Raman, est enregistrée. La succession des signaux de réponse constitue l’empreinte spectroscopique de la protéine, dont il est donc possible de dériver son identité.
A l’Université du Luxembourg, une équipe coordonnée par le Dr Nicolò Maccaferri et le Prof. Alexandre Tkatchenko, se concentrera sur la caractérisation expérimentale et l’optimisation des composants clés de cette nouvelle technologie. Il se pencheront aussi sur la compréhension théorique des mécanismes physiques et chimiques à l’échelle nanométrique, qui sont en cours lorsque les protéines bougent dans un champ illuminé et confiné.