Université de Strasbourg

Rhodopsine fluorescente

Vers la construction d’une rhodopsine fluorescente

USIAS Fellow : Massimo Olivucci

Les protéines de rhodopsine chez les organismes vertébrés, invertébrés et unicellulaires sont des démonstrations étonnantes que la lumière peut être exploitée par des machines moléculaires relativement basiques pour permettre la vision, le pompage ionique, blocage ionique et même la régulation des expressions génétiques. Une telle diversité de fonctions est rendue possible par des variations dans l’environnement de l’antenne moléculaire, ce qui suggère que la restructuration des rhodopsines naturelles offre un outil polyvalent, bien que largement inexploité, pour la technologie moderne. En effet, une nouvelle technique basée sur la rhodopsine, l’optogénétique, est en train de révolutionner le domaine des neurosciences en permettant à un rayon lumineux de viser des neurones seuls à des locations et moments précis. Dans ce contexte, les rhodopsines hautement fluorescentes, qui pourraient être utilisées comme des capteurs du voltage pour révéler l’impulsion et la transmission des influx nerveux, sont vraiment nécessaires mais de tels outils n’ont pas encore été mis au point. Le présent projet envisage d’utiliser l’état de l’art de la chimie quantique pour construire des modèles informatiques de rhodopsines capables de simuler leur variété de couleurs, leur réponse et leur origine fluorescente. La construction et l’étude de ces modèles dévoileront les mécanismes modulant la relaxation et l’équilibration de l’état fluorescent de la protéine à une résolution de niveau atomique qui, en retour, devrait révéler comment les contrôler par des mutations appropriées de séquence de la protéine. Les chercheurs s’attendent qu’en intégrant ces activités de recherche avec celles présentes à l’Institut de Physique et de Chimie des Matériaux de Strasbourg ainsi qu’en exploitant les équipements informatiques du Mésocentre de l’Université de Strasbourg, il sera possible de restructurer une rhodopsine eubactérienne pour en faire un outil exceptionnel d’optogénétique pour la visualisation et les capteurs.

 

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