Les chimistes de LMU ont conçu et synthétisé une molécule hélicoïdale qui reconnaît spécifiquement et se lie à un disaccharide constitué de deux unités de sucre à cinq carbones.

Professeur Ivan Huc, chimiste LMU, qui dirige un groupe de recherche consacré à l'étude de la chimie biomimétique supramoléculaire, a conçu et synthétisé une structure moléculaire comportant une poche de liaison hélicoïdale sur mesure pour la reconnaissance et la capture du xylobiose, un membre de la classe des disaccharides des glucides à laquelle appartient également le sucre (saccharose). La synthèse et la caractérisation de la molécule sont décrites dans le nouveau numéro de Angewandte Chemie . Les éditeurs ont qualifié l'ouvrage de « article très important, " une distinction qui est accordée à moins de 5% de tous les rapports publiés dans la revue.

La recherche de Huc est justement caractérisée par le terme « biomimétique ». Il cherche l'inspiration pour la synthèse de produits chimiques avec des propriétés de liaison spécialisées dans les principes qui sous-tendent l'organisation des biopolymères. Biopolymères, comme les protéines, acides nucléiques et polysaccharides, contiennent généralement plusieurs types de sous-unités, dont la séquence et la disposition spatiale déterminent leurs caractéristiques structurelles et fonctionnelles. Les créations de Huc – qu'il appelle foldamers – sont également basées sur un petit ensemble de sous-unités synthétiques, qui peuvent être facilement modifiés à des fins spécifiques. Les sous-unités sont constituées en grande partie de cycles aromatiques rigides et planaires, et sont assemblés, un peu comme des briques Lego, en polymères linéaires dont la forme hélicoïdale rappelle celle des hélices présentes dans l'ADN et les protéines. L'objectif de la nouvelle étude, qui a été réalisée en collaboration avec des collègues de l'Université de Bordeaux (où Huc était basée avant de passer au LMU en 2017), était d'utiliser cette approche pour concevoir un foldamère capable de se lier sélectivement aux saccharides dans des solvants organiques.

Les propriétés de fixation du sucre du foldamère résultant, qui se compose de 18 sous-unités de sept types différents, ont été testés par incubation avec plusieurs disaccharides, et la molécule s'est avérée se lier de manière détectable uniquement au xylobiose. L'analyse de la structure cristalline du complexe a confirmé que le foldamère hélicoïdal encapsule complètement le disaccharide dans sa cavité interne. De plus, le disaccharide lié adopte une conformation inhabituelle avec ses hydroxyles en position axiale, de telle sorte que les deux anneaux de sucre soient empilés l'un au-dessus de l'autre.

La liaison est due à la formation d'un réseau de liaisons hydrogène entre les sucres et les groupes fonctionnels qui se projettent depuis la paroi interne du foldamère hélicoïdal. En effet, plusieurs de ces liaisons sont médiées par des molécules d'eau dans la cavité elle-même. Cela reflète le fait que le récepteur a été délibérément conçu pour fournir plus qu'assez d'espace pour sa molécule invitée. Et cela témoigne de la précision avec laquelle le concept de conception moléculaire de Huc « à partir de principes premiers » peut être mis en œuvre dans la pratique.

"Nous avons réussi à construire un récepteur sélectif uniquement avec la connaissance des principes de base qui régissent les propriétés de repliement et de reconnaissance moléculaire de ces composés, " dit Ivan Huc. Les prochaines étapes consistent à étendre la reconnaissance des saccharides à un milieu aqueux, et de transformer de tels récepteurs hélicoïdaux en capteurs, par exemple en utilisant la fluorescence, pour la quantification et l'imagerie des saccharides dans les systèmes vivants.