Aujourd'hui, le sucre a une mauvaise réputation. Et tandis que trop de choses sucrées doivent être évitées, tous les êtres vivants ont besoin de sucre pour survivre. "L'univers biologique est enrobé de sucres, " ont déclaré Samuel M. Levi et Qiuhan Li, étudiants diplômés du Département de chimie et de biologie chimique de l'Université Harvard. "Cellules, bactéries, les virus et autres organismes utilisent les sucres comme moyen de communication, reconnaissance, et même la défense." La nature fonctionne littéralement sur les sucres.

Encore, comme des nutritionnistes trop zélés, les chimistes de synthèse évitent généralement les sucres. La nature, un chimiste expert, permet de faire passer les douceurs d'une molécule à une autre avec une finesse enviable. Mais au labo, les scientifiques ont du mal à attacher une seule molécule de sucre à une autre unité chimique, un processus connu sous le nom de glycosylation. Les chercheurs s'appuient sur cette méthode pour étudier les processus biologiques et créer des substances aussi importantes que les produits pharmaceutiques et les vaccins.

Selon Levi et Li, « de nombreuses méthodes pour effectuer une glycosylation chimique existent, [mais] leur usage reste réservé aux experts en chimie des glucides. étendre cette expertise à des non-spécialistes, l'équipe s'est tournée vers la nature pour obtenir des conseils.

A lui seul, la nature effectue la glycosylation, et fait aussi de l'ADN, ARN, protéines et autres polymères à l'aide de phosphates. Pour induire des glycosylations en laboratoire, la plupart des chimistes de synthèse préfèrent les halogénures et les sulfinates à réaction plus rapide aux phosphates. Donc, alors que le choix de la nature peut être lent à réagir, ils sont beaucoup plus stables que les go-tos de laboratoire. Quoi de plus, les enzymes - les minuscules étincelles qui déclenchent une réaction - peuvent facilement reconnaître les phosphates-monomères, accélérer le chemin vers la réaction et le produit.

Mais, jusque récemment, les chercheurs n'ont pas réussi à tirer parti de ces avantages naturels. Si un ingrédient est lent à réagir, les chimistes le poussent, souvent sous forme de chaleur, énergie, ou un catalyseur bien conçu. Les phosphates ont besoin d'un coup de pouce; et, sans catalyseur approprié, les scientifiques utilisent généralement températures volatiles. En dehors du laboratoire, les réactions naturelles utilisent des phosphates sans chichi, mais comme un fier chef, la nature garde bien ses secrets chimiques. Maintenant, dans un article publié dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , Eric Jacobsen, Professeur de chimie et de biologie chimique, avec Lévi, Li, et Andreas R. Rötheli, ont découvert un secret naturel :un "catalyseur donneur de liaisons hydrogène conçu avec précision".

L'équipe a découvert que, avec ce catalyseur robuste, le phosphate se lie "19 fois plus fortement que le chlorure, " un autre ingrédient de réaction commun. Et, il peut attacher les sucres aux acides aminés, produits naturels, et les molécules de médicament "sous doux, neutre, et des conditions conviviales, " expliquèrent Levi et Li. Avec leur méthode, le catalyseur délivre un coup de coude nécessaire mais doux, cajoler le phosphate pour se rendre au travail.

Il y a, comme toujours, limitations de la méthode :Parfois, il a besoin d'être choyé avec des conditions de réaction et des substrats adaptés. Aussi, il nécessite l'utilisation d'un catalyseur assez compliqué selon les normes des petites molécules, celui qui nécessite plus de 10 étapes de laboratoire pour synthétiser.

Avancer, l'équipe prévoit d'élargir le répertoire de leur méthode pour inclure de nouveaux types de sucres, surtout les plus têtus de leur espèce (mannosides, rhamnosides, et furanoses, par exemple). Pour partager leur (et celui de la nature) secret, ils ont également l'intention de commercialiser les catalyseurs, permettant une utilisation généralisée. En attendant, leur méthode pourrait créer des sucres qui offrent un avantage biomédical crucial, comme de nouveaux vaccins et médicaments pour traiter de nombreux troubles et maladies humaines, même des cancers. Il est clair que, comme les chimistes de synthèse, nous avons besoin de sucre. Trop peut nuire à notre santé, mais la bonne quantité pourrait nous aider à guérir.