Mesure de l'anisotropie résiduelle du déplacement chimique dans un milieu cristallin liquide. La méthode a été utilisée pour déterminer la stéréochimie de la spiroépicoccine A, un produit naturel récemment découvert. Le nouveau produit naturel a été isolé du champignon des grands fonds Épicoccum nigrum , qui peuvent être trouvés à des profondeurs de plus de 4, 500 mètres. Crédit :Songhwan Hwang, FMP
De nombreux médicaments sont dérivés de produits naturels. Mais avant que les produits naturels puissent être exploités, les chimistes doivent d'abord déterminer leur structure et leur stéréochimie. Cela peut être un défi majeur, en particulier lorsque les molécules ne peuvent pas être cristallisées et ne contiennent que peu d'atomes d'hydrogène. Une nouvelle méthode basée sur la RMN, développé au Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP), simplifie désormais l'analyse et produit des résultats plus précis. L'ouvrage a été publié dans le Journal de l'American Chemical Society .
Les produits naturels sont présents dans les antibiotiques, analgésiques et anticancéreux, jouant un rôle clé dans environ 60 pour cent de tous les médicaments approuvés par la FDA. Les plantes, les champignons et les organismes marins sessiles sont des sources particulièrement prometteuses, car beaucoup d'entre eux possèdent des défenses chimiques pour dissuader les prédateurs. Cependant, l'identification de candidats-médicaments potentiels est un défi. D'abord, les chercheurs doivent déterminer avec précision la structure et la stéréochimie (la disposition spatiale des atomes) des molécules. Sans ces informations, les chimistes seront incapables de synthétiser les molécules et de les transformer en médicaments. De plus, la structure est nécessaire pour établir si la molécule a déjà été découverte.
Outre la méthode de diffraction des rayons X, qui ne peut s'appliquer qu'aux molécules cristallisables, les chimistes utilisent généralement la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) pour la détermination de la structure. Plus récemment, le paramètre basé sur la RMN « anisotropie du déplacement chimique résiduel » a pris une importance particulière dans ce contexte. Les études des deux à trois dernières années ont montré que ce paramètre facilite la détermination très précise de la structure et de la stéréochimie des molécules organiques. Cependant, cela nécessite l'utilisation d'instruments spéciaux qui ne sont pas disponibles dans tous les laboratoires. Et puis il y a la question des méthodes d'analyse chronophages impliquées dans l'analyse des données.
La méthode simplifiée produit des résultats plus précis
Des chercheurs du Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) ont maintenant développé une méthode qui permet de mesurer beaucoup plus facilement et efficacement l'anisotropie du déplacement chimique résiduel. Partenaires de Chine (Institut d'océanologie, l'Académie chinoise des sciences et l'Université centrale du Sud pour les nationalités) et le Brésil (Universidade Federal de Pernambuco) ont également participé aux travaux, qui vient d'être publié dans le Journal de l'American Chemical Society .
"La méthode basée sur la RMN que nous avons développée permet aux chimistes de déterminer la stéréochimie de nouveaux produits naturels avec une plus grande précision et efficacité, " a expliqué le Dr Han Sun du FMP, qui a dirigé l'étude. " En outre, la méthode est très simple d'utilisation, le rendant accessible à tous les chimistes."
L'expérience consiste à réunir des produits naturels avec un peptide disponible dans le commerce avec une séquence d'AAKLVFF. Dissous dans le méthanol, les peptides sont transformés en cristaux liquides, donnant aux produits naturels une faible orientation dans le champ magnétique. "Cette orientation particulière nous permet de mesurer l'anisotropie résiduelle du déplacement chimique des molécules en tant que paramètre, qui à son tour fournit des informations précises sur leur structure et leur stéréochimie, " déclara le chimiste Sun, décrivant la nouvelle méthode.
L'exemple de la thalidomide montre à quel point il est important de déterminer correctement la stéréochimie des composés. En plus d'avoir un effet sédatif (hypnotique), le composé thalidomide a également un effet néfaste sur le développement, ce qui est attribuable à ses deux formes en miroir (R)-thalidomide et (S)-thalidomide.
Analyse de produits naturels exotiques de l'océan
Pour leur étude actuelle, les chercheurs ont utilisé un produit naturel jusque-là inexploré :la spiroépicoccine A a été isolée de micro-organismes marins par les partenaires chinois. La substance, obtenu à partir d'une profondeur de plus de 4, 500 mètres, n'a que quelques atomes d'hydrogène attachés à ses stéréocentres, posant un défi aux méthodes de RMN établies. Grâce à la nouvelle méthode de mesure, cependant, la structure et la stéréochimie du produit naturel ont été élucidées sans ambiguïté. « Même si notre méthode ne nous permet pas encore de mesurer la stéréochimie relative et non absolue, notre travail apporte une contribution importante à la simplification de la détermination de produits naturels difficiles, " a fait remarquer Sun. Il semble que les sociétés pharmaceutiques aient déjà manifesté leur intérêt " car la méthode accélère le développement de nouveaux médicaments, c'est aussi notre objectif."
