Les oligosaccharides - des chaînes de blocs de construction de sucre - sont essentiels pour les cellules biologiques. Les scientifiques pensaient que ces molécules étaient librement mobiles, mais une équipe de recherche internationale a maintenant montré que de telles molécules de sucre peuvent former des structures rigides, ne se trouvait auparavant que dans l'ADN et les protéines.

Les oligosaccharides - des chaînes de blocs de construction de sucre - sont parmi les molécules les plus importantes chez les créatures vivantes. Ils constituent une grande partie de la surface des cellules et contribuent à la capacité du système immunitaire à distinguer les propres cellules du corps des agents pathogènes ou d'autres cellules étrangères. Les oligosaccharides à la surface des cellules sanguines déterminent également notre groupe sanguin et de nombreuses protéines portent des appendices oligosaccharides, qui sont essentiels à la fonction des protéines.

Les scientifiques pensaient auparavant que ces molécules de sucre étaient librement mobiles et ne formaient pas de structures rigides. Des structures moléculaires tridimensionnelles rigides – qualifiées par les experts de structures secondaires – n'avaient été trouvées que dans l'ADN, dans laquelle les molécules forment une double hélice, et en protéines, dans lesquelles des régions partielles forment souvent des spirales ou de petites surfaces avec la structure du métal ondulé.

Cependant, une équipe de recherche internationale a maintenant trouvé de telles structures secondaires dans les oligosaccharides. "Nous avons pu montrer que la structure de certains oligosaccharides qui contiennent la brique de base fucose ont une rigidité caractéristique, " explique Mario Schubert, chef de l'équipe de recherche. Schubert a passé plusieurs années à l'ETH Zurich et travaille maintenant à l'Université de Salzbourg.

Disposition stable

L'élément structurel secondaire nouvellement découvert détermine comment les trois éléments constitutifs du sucre dans l'oligosaccharide sont spatialement liés :le premier élément constitutif - le sucre de type fucose - et le troisième élément constitutif sont empilés parallèlement les uns aux autres, tandis que le bloc du milieu est perpendiculaire aux deux autres. Cette structure est stabilisée par une liaison hydrogène chimique entre les premier et troisième blocs.

Cette structure, comprenant trois blocs, est une unité moléculaire relativement petite. En comparaison, les structures secondaires en spirale dans les protéines peuvent s'étendre sur plusieurs dizaines de blocs de construction de protéines.

Dogme réfuté

Jusqu'à présent, les scientifiques avaient supposé que les liaisons hydrogène entre les éléments constitutifs des oligosaccharides étaient très faibles et pouvaient donc être négligées. L'opinion dominante était qu'aucune structure secondaire n'existait dans les oligosaccharides. "Nos travaux montrent maintenant que certaines liaisons hydrogène doivent être prises en compte. En légère pointe de la balance, ils peuvent aider de manière significative à forcer les blocs de construction de sucre dans un corset rigide, " dit Schubert.

"Les oligosaccharides avec le modèle structurel nouvellement découvert sont facilement reconnus par d'autres molécules en utilisant le principe du verrou et de la clé, parce qu'un rigide, la structure inflexible simplifie la reconnaissance moléculaire, " dit Schubert. Ce principe de verrouillage et de clé dans les oligosaccharides est particulièrement important dans le cas des molécules du système immunitaire et des cellules souches. Les nouvelles découvertes aident à mieux comprendre les interactions de ces molécules.

Présent dans de nombreuses molécules de sucre

Les biologistes structurels utilisent souvent des programmes informatiques pour déterminer la structure tridimensionnelle des molécules. "Ce logiciel doit maintenant être étendu pour prendre en compte le nouvel élément structurel secondaire oligosaccharidique, " dit Schubert.

Les chercheurs de l'ETH Zurich, L'Université de Bâle et l'Ecole Normale Supérieure de Paris ont détecté le nouvel élément structurel par spectroscopie de résonance magnétique nucléaire dans deux oligosaccharides de groupes sanguins et quatre autres oligosaccharides. Cependant, les scientifiques supposent que l'élément structurel apparaît également dans de nombreux autres oligosaccharides de la surface cellulaire et des protéines. Ils ont trouvé des preuves de tels modèles dans plus de 200 oligosaccharides dans une base de données sur la structure des protéines.