Développement de la première protéine fluorescente infrarouge émettant au-dessus de 800 nm – InfraredFP800

L’imagerie cellulaire de fluorescence a bénéficié de la révolution de la GFP (Green Fluorescent Protein) au début des années 90 et a vu le développement de fluorophores codés génétiquement couvrant l’ensemble du spectre visible. 15 ans plus tard, une autre famille de protéines fluorescentes (FP) a été développée à partir du domaine de fixation du chromophore de phytochromes, avec des pics d’émission entre 670 et 720 nm. De telles FP infrarouges (IFP) peuvent être utilisées pour l’imagerie de corps entier dans la fenêtre optique des tissus biologiques entre 660 et 900 nm, où la lumière est absorbée de façon minimale par l’hémoglobine et l’eau. Les phytochromes sont des photorécepteurs oscillant entre un état absorbant la lumière rouge (Pr) et un dans le rouge lointain (Pfr), aux maxima d’absorption différant de 50 à 70 nm. Comme les IFP ont été développées en stabilisant la configuration du chromophore observée dans l’état Pr, une piste pour obtenir des IFP encore plus dans l’infrarouge est de stabiliser le chromophore dans la configuration observée dans l’état Pfr. En déterminant la structure d’une IFP à partir de deux formes cristallines différentes, nous avons découvert deux configurations distinctes du chromophore, dont l’une ressemble à celle d’un état Pfr. Nous avons pu vérifier que des cristaux arborant cette configuration avaient un pic d’émission déplacé vers le rouge. Comme le changement de configuration est dû au repositionnement d’une courte boucle induit par un contact cristallin, nous allons muter la protéine pour stabiliser la nouvelle configuration du chromophore et obtenir la première IFP avec émission au-dessus de 800 nm, permettant ainsi l’imagerie à plusieurs couleurs dans toute la fenêtre optique. Pour ce faire, nous utiliserons la cristallographie à haute pression, la prédiction de structure utilisant l’intelligence artificielle et les simulations par dynamique moléculaire afin d’approfondir notre compréhension de la dynamique de la protéine.