Sondes fluorogenes dimérisés brillantes pour l’imagerie d’acide nucléique et de proteines

La dimérisation est un processus courant en biologie des protéines qui permet d’accéder à de nouvelles fonctionnalités. Inspirés par la nature, nous avons utilisé une approche de dimérisation afin d’enrichir la panoplie de sondes fluorogènes pour l’imagerie sélective d’événements biologiques en cellules vivantes. La stratégie repose sur une homodimérisation du fluorophore via une liaison courte et connecté à un ligand cible. Nous avons développé une famille de fluorogènes à base de rhodamines, dont l’émission de fluorescence va du vert au rouge lointain, nommée Gemini. Nous avons développé en collaboration, un fluoromodule photostable et brillant, Gemini-561/o-Coral, pour l'imagerie d’ARN dans les cellules vivantes. D’autre part, grâce à une analyse systématique de la relation structure-activité dans la conception de sondes dimérisées, nous avons développé des sondes pour la discrimination des cellules cancéreuses exprimant des récepteurs membranaires à la biotine. Tout en étant modulaire, l’approache du quenching par dimérisation fournit une réponse brillante et spécifique de la sonde à un événement biologique d’intérêt. Nous avons montré sa large applicabilité dans le domaine des technologies semi-synthétiques à base d'ARN et de peptide ainsi que pour l'imagerie ciblée de protéines. L'expansion des sondes fluorogènes dimérisées contribuera de manière significative à la compréhension de la complexité des processus biologiques dans les systèmes vivants.Although dimerization is common process in protein biology enabling to discover new functionalities. Inspired by nature, we used dimerization approach to expand the toolbox of bright fluorogenic probes for selective imaging of live-cell biological events. The strategy was based on intramolecular self-aggregation of dyes, in particular homodimerization of the fluorophore via short linkage and tethered targeted ligand. We developed a family of fluorogens based of rhodamine scaffolds spanning their fluorescence from green to far-red region, named Gemini. In collaboration, we developed a bright photostable fluoromodule, Gemini-651/o-Coral, for RNA live-cell imaging. Systematic analysis of structure-activity relationship in dimerization probe design enabled the development of the probe for discrimination of cancer cells expressing biotin receptors on the cell surface. While being modular, dimerization-caused quenching approach provides bright activated fluorescence response of probes to biological event of interest. We showed its broad applicability in field of semisynthetic RNA/peptide-based technologies and targeted protein imaging. Further expansion of dimerized fluorogenic probes will significantly contribute to understanding the complexity of biological processes in living systems