De nombreux processus dans le corps sont régulés par les fonctions des protéines. Par exemple, presque toutes les molécules, telles que l'ADN, protéines, oligosaccharides, et de petites molécules bioactives - sont générées par des enzymes. Cependant, les changements dans les fonctions des protéines en réponse à des conditions anormales provoquent des maladies graves. Des chercheurs de l'Université d'Osaka ont démontré une rapidité, méthode chimique robuste pour préparer les glycoprotéines hautement pures (homogènes) nécessaires pour étudier ces changements. Leurs conclusions ont été publiées dans le Journal de l'American Chemical Society .

L'efficacité des enzymes et des protéines fonctionnelles est régulée par des modifications protéiques. Une modification typique des protéines est la glycosylation, c'est-à-dire l'ajout de chaînes de sucre appelées glycanes aux protéines pour donner des glycoprotéines. Les glycoprotéines se trouvent à la surface des cellules et dans les fluides corporels et jouent un rôle important dans de nombreux processus biologiques. Cependant, les glycoprotéines formées peuvent avoir de nombreuses structures glycanes différentes. Par conséquent, étudier quelles structures glycanes sont essentielles pour des événements biologiques individuels est un défi.

La production de glycoprotéines telles que les produits biologiques-thérapeutiques produits à partir de, ou contenant des composants de, organismes vivants - utilise des méthodes d'expression de cellules de mammifères, mais il n'est pas possible de réguler la structure du glycane ajouté à la protéine. La synthèse chimique est donc le meilleur moyen de fabriquer des glycoprotéines homogènes adaptées aux expériences biologiques de base. Cependant, les méthodes chimiques nécessitent plus de 100 étapes de conversion chimique et prennent du temps.

Les chercheurs d'Osaka ont identifié une réaction de formation de liaison amide sans précédent et efficace entre le glycane-acide aminé et deux peptides :le couplage au disulfure de diacyl et la ligature de capture thioacide. Ils ont démontré que le glycosyl asparagine thioacide présentait un excellent couplage chimiosélectif avec les peptides, et les conditions utilisées pourraient générer un polypeptide glycosyle en quelques étapes de conversion chimique.

« Nous avons essentiellement utilisé la glycosyl asparagine pour former une jonction entre deux peptides fonctionnels, donner une glycoprotéine, " explique le premier auteur de l'étude Kota Nomura. " Nous y sommes parvenus en quelques étapes seulement, ce qui en fait une approche très efficace avec peu de gaspillage de matières glycanes précieuses."

L'équipe a démontré la faisabilité de leur technique en synthétisant deux glycoprotéines cytokines. Les cytokines sont des molécules bioactives importantes qui sont impliquées dans l'inflammation et les réponses immunitaires. Les produire de manière fiable a donc fourni une preuve importante de l'utilité de la nouvelle voie de synthèse.

"Nous avons démontré un moyen fiable de synthétiser des glycoprotéines qui permettra l'étude approfondie de la fonction biologique des glycanes, ainsi que la génération de produits biologiques, ", explique l'auteur correspondant de l'étude Yasuhiro Kajihara.