Amélioration des systèmes de rapport bioluminescents

L’un de nos projets de recherche porte sur l’étude des systèmes rapporteurs basés sur la bioluminescence, qui sont composés d’une luciférine et d’une luciférase. Comme illustré ci-dessous, la coelentérazine est le substrat d’une large gamme de luciférases marines. Sa décarboxylation oxydative conduit à la production de coelentéramide, accompagnée de l’émission d’un photon bleu, la couleur la plus visible sous la mer. Nos travaux antérieurs ont conduit à un processus de synthèse pour préparer des luciférines O-acétylées, telles que les hikarazines-103 et 108  (doi: 10.1039/c9ob00459a; doi: 10.1002/chem.201904844).

Crédits

©Yves-Louis JANIN

La disponibilité de ces composés a été l’une des clés pour la conception de tests basés sur LuLISA (Luciferase-Linked ImmunoSorbent Assays), qui se sont révélés extrêmement utiles pour cartographier la pandémie de COVID-19 en France (doi: 10.1002/eji.202049058). Afin de mener des études de structure visant à la compréhension du processus d’émission de photons par ces systèmes, nous avons également conçu et synthétisé l’azacoelentérazine, une sonde non oxydable pour les luciférases utilisant la coelentérazine. Ce composé a conduit à des collaborations fructueuses avec des groupes de recherche du Japon, de République tchèque ainsi que du Danemark (doi.org/10.1101/2022.12.05.519101; doi.org/10.1002/cctc.202300745; doi.org/10.1038/s41929-022-00895-z; doi: 10.1016/j.bbadva.2022.100068).

Nous poursuivons nos travaux afin d’identifier plus précisément les nombreux paramètres structuraux qui génèrent une bioluminescence intense, qu’elle soit due à la luciférine ou à la luciférase. Dans ce cadre, nous continuons de collaborer avec de nombreux groupes de recherche pour concevoir des luciférines originales ou des sondes de luciférase structurellement apparentées, spécifiquement adaptées à leurs recherches.

Enfin, nous avons lancé un projet visant à identifier et cloner la luciférase de Periphylla periphylla. Cette luciférase, utilisant la coelentérazine, produit un signal lumineux intense. Elle a été l’objet des études d’Osamu Shimomura. Son identification et clonage reste un défi à relever, même avec l’aide des outils modernes de la biologie.