Améliorer la passivation de surface pour des études biomoléculaires

Les Condensats biomoléculaires sont des zones spécialisées dans nos cellules qui rassemblent et concentrent différentes molécules biologiques, un peu comme de petits compartiments. Contrairement aux compartiments cellulaires traditionnels, ceux-ci n'ont pas de membrane autour. La formation de ces zones se fait souvent par un processus appelé séparation de phase liquide-liquide, où certaines grosses molécules s'agglutinent.

Étudier ces condensats a permis des découvertes importantes pour comprendre les fonctions cellulaires. Les scientifiques utilisent souvent des techniques avancées, comme la microscopie à fluorescence, pour observer et analyser ces condensats. Cependant, durant ces expériences, un défi majeur se pose : l'interaction entre les condensats et les surfaces en verre utilisées pour l'observation peut changer les propriétés des condensats et créer un bruit de fond indésirable qui complique les résultats.

C'est problématique parce que si les condensats interagissent trop avec la surface, ils peuvent s'étaler et perdre leurs propriétés distinctes. D'un autre côté, empêcher complètement les condensats de coller à la surface peut aussi affecter les expériences, car un certain degré de mouvement est nécessaire pour l'observation. Donc, trouver le bon équilibre dans le traitement des surfaces est essentiel pour des études biochimiques réussies.

#Techniques de Passivation actuelles

Une technique couramment utilisée pour réduire ces interactions indésirables consiste à recouvrir les surfaces en verre avec des substances comme le méthoxy polyéthylène glycol (mPEG) et l'albumine de sérum bovin (BSA). Bien que cette méthode puisse être utile, elle a des limites notables. Dans de nombreux cas, elle ne prévient pas suffisamment la propagation des condensats, surtout dans les systèmes où les molécules ont des propriétés adhésives élevées. De plus, les interactions résiduelles peuvent créer un bruit de fond dans des expériences sensibles comme l'imagerie de molécules uniques.

En outre, le traitement standard mPEG/BSA prend du temps et a plusieurs étapes, ce qui peut être compliqué pour des labos qui ne se spécialisent pas dans ce domaine. Les propriétés de surface peuvent également varier considérablement entre différents types de condensats et conditions expérimentales, ce qui signifie que les scientifiques doivent souvent ajuster leurs méthodes pour chaque nouvelle expérience.

Étant donné ces défis, il est clair qu'il y a un besoin d'une méthode plus efficace et efficace pour passiver les surfaces dans les études impliquant des condensats biomoléculaires.

#Auto-organisation comme solution

L'auto-organisation fait référence au processus naturel par lequel les molécules s'organisent en structures stables sans nécessiter de guidance externe. Les avancées récentes dans l'utilisation de tensioactifs-des molécules qui peuvent réduire la tension de surface-ont montré des promesses pour prévenir la liaison indésirable des biomolécules aux surfaces.

Dans nos études, nous avons testé plusieurs tensioactifs non ioniques pour leur capacité à passiver les surfaces en verre. Un tensioactif, le Pluronic F127 (PF127), s'est démarqué comme l'option la plus efficace pour arrêter la liaison non spécifique des condensats séparés par phases et des biomolécules environnantes. Cette méthode était robuste à différents niveaux de pH et de conditions salines, conservant la structure physique des condensats.

De plus, en combinant le PF127 avec le système Biotine-NeutrAvidin, nous avons pu immobiliser les condensats de manière contrôlée. Cela nous a permis d'utiliser diverses techniques d'imagerie sensibles au mouvement, nous offrant des observations plus claires de la dynamique biomoléculaire.

#Expérimentation avec PF127 pour la passivation

#Sélection des tensioactifs

Pour évaluer le potentiel de PF127 et d'autres tensioactifs pour la passivation de surfaces dans l'étude des condensats biomoléculaires, nous avons commencé par traiter des lames de verre avec un revêtement hydrophobe. L'objectif était de voir comment différents tensioactifs pouvaient empêcher la liaison des biomolécules.

Dans nos essais, nous avons découvert que des tensioactifs comme Brij L23 et Tween 20 montraient aussi de bonnes capacités à passiver les surfaces. Cependant, PF127 a systématiquement mieux performé, permettant aux condensats de former des gouttelettes qui maintenaient leurs formes sans propagation indésirable.

#Efficacité de la passivation PF127

Le processus de passivation PF127 que nous avons développé est plus simple et plus rapide que les méthodes traditionnelles. Le traitement peut être achevé en environ trois heures avec moins d'une heure de temps de travail actif, contrairement aux plus de 15 heures nécessaires pour les traitements mPEG/BSA.

En comparant PF127 avec des techniques de passivation standard à travers différents types de systèmes de condensats, nous avons constaté que PF127 entraînait systématiquement une adhésion plus faible et des angles de contact plus élevés. Cela signifie que les surfaces traitées au PF127 étaient meilleures pour éviter les interactions indésirables avec les condensats, permettant des observations plus précises.

#Performance dans des études sensibles

Même en examinant des molécules uniques autour des condensats, la passivation PF127 s'est révélée très efficace. Les molécules excédentaires dans la solution environnante se lient souvent aux surfaces et créent un bruit de fond qui peut interférer avec des techniques d'imagerie sensibles comme le suivi de molécules uniques. Nous avons constaté que PF127 réduisait considérablement cette liaison indésirable, permettant une collecte de données de meilleure qualité.

#Robustesse de la passivation PF127

Nous avons continué à tester la durabilité du traitement PF127 sous diverses conditions expérimentales, comme différents volumes de lavage, niveaux de pH et concentrations salines. Les résultats ont révélé que les surfaces traitées avec PF127 pouvaient supporter un lavage significatif sans perdre leurs capacités de passivation. Cette résilience est cruciale pour les expériences nécessitant plusieurs lavages ou des conditions environnementales variées.

#Évaluation de l'intégrité de surface

Pour confirmer la stabilité des surfaces traitées au PF127, nous avons observé comment elles se comportaient après avoir été soumises à un lavage rigoureux. Les angles de contact ont indiqué que PF127 restait efficace pour prévenir la liaison indésirable même après des rinçages extensifs. Les surfaces traitées n'ont également pas montré de fluorescence sous des conditions d'imagerie courantes, ce qui est un trait souhaitable pour la clarté des observations.

#Immobilisation des condensats avec Biotine-NeutrAvidin

Bien que la passivation PF127 permettait une grande liberté de mouvement dans les condensats, nous avons constaté que cela pouvait être une limitation dans certains dispositifs expérimentaux. Pour remédier à cela, nous avons introduit une méthode pour immobiliser les condensats en utilisant de l'albumine de sérum bovin marquée à la biotine comme points d'ancrage.

Cette approche a ajouté un arrangement à faible densité de points d'ancrage spécifiques sur la surface, permettant aux condensats de se fixer à des endroits définis tout en conservant un degré élevé de passivation de surface. Nous avons trouvé que cela n'affectait pas négativement le mouvement ou les interactions des biomolécules, indiquant que la passivation PF127 peut fonctionner efficacement aux côtés des méthodes d'ancrage.

#Analyse de la distribution des sites de liaison

À l'aide de l'imagerie de molécules uniques, nous avons commencé à explorer comment les molécules polySIM interagissaient au sein des condensats polySUMO/polySIM. Après avoir éclairci des zones spécifiques, nous avons surveillé à quelle vitesse les molécules polySIM fluorescentes réintégraient les condensats. Nous avons remarqué que le taux de récupération des signaux fluorescents variait entre les bords et les centres des condensats.

Les bords avaient une récupération et un mouvement plus rapides que le centre, suggérant des densités différentes de sites de liaison disponibles. Cette observation offre des aperçus sur la façon dont la dynamique moléculaire et les interactions pourraient différer au sein de différentes parties des condensats, laissant entrevoir des comportements complexes qui pourraient influencer les fonctions cellulaires.

#Implications pour les futures recherches

La méthode d'auto-organisation PF127 que nous avons développée est non seulement efficace mais aussi rentable, facilement adaptable pour divers dispositifs expérimentaux. Son application simple pourrait élargir l'accès à des études biochimiques complexes pour de nombreux labos et chercheurs.

En empêchant la liaison non spécifique et en permettant des interactions contrôlées, cette méthode ouvre la voie à l'exploration de diverses propriétés biomoléculaires et de leurs interactions au sein des condensats. Des développements futurs pourraient encore améliorer cette technique, conduisant potentiellement à de nouveaux matériaux ou combinaisons qui améliorent encore les propriétés de surface.

#Conclusion

En résumé, l'introduction de PF127 comme méthode de passivation de surface offre une solution robuste pour étudier les condensats biomoléculaires. Elle minimise efficacement les interactions indésirables, préserve les propriétés physiques des condensats et est adaptable à diverses conditions expérimentales. Cette avancée a un grand potentiel pour les chercheurs cherchant à comprendre les dynamiques complexes des processus biomoléculaires au sein de la cellule.

Alors que les scientifiques continuent de percer les complexités de ces condensats, la facilité et l'efficacité de la passivation PF127 ouvriront probablement la voie à de nouvelles découvertes et améliorations dans notre compréhension des mécanismes cellulaires.