Nouvelle découverte vers l'origami du sucre

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par la Société Max Planck

Les chercheurs de l'Institut Max Planck de colloïdes et d'interfaces (MPICI) ont conçu une séquence de glucides capable de se replier dans une structure secondaire stable. 

Jusqu'à présent, de tels biopolymères autocorrecteurs n'avaient été développés que pour l'ADN et les protéines, et les sucres étaient auparavant considérés comme trop flexibles pour assumer une conformation stable. Les glucides repliés pourraient ouvrir complètement de nouvelles perspectives en biomédicine et en science des matériaux.

Les glucides représentent environ 80% de la biomasse terrestre, la moitié sur terre et l'autre moitié dans la mer. Cependant, leurs propriétés matérielles sont encore assez mal comprises. Les chercheurs dirigés par le Dr Martina Delbianco, du Département des systèmes biomoléculaires, s'intéressent à la manière dont les polysaccharides, ou chaînes longues de sucres, se replient et s'assemblent en matériaux. Par exemple, ils ont découvert comment les chaînes individuelles de glucose se rejoignent pour générer de la cellulose, le principal composant des plantes.

En utilisant cette connaissance, ils conçoivent maintenant des glucides non naturels. Leur travail est inspiré de la recherche sur les peptides (protéines courtes). Les connaissances sur les protéines naturelles ont été utilisées pour concevoir des séquences peptidiques synthétiques pouvant adopter des formes tridimensionnelles programmables et remplir des fonctions spécifiques. Cette approche a ouvert de nombreuses possibilités, par exemple dans la production de médicaments et la nanotechnologie. Les glucides offrent encore plus d'opportunités en raison de leur plus grande abondance et de leur diversité par rapport aux peptides.

Dans leur article publié dans la revue Nature Chemistry, le Dr Delbianco et son équipe ont démontré qu'il est possible de concevoir des glycannes qui adoptent une conformation stable spécifique en solution aqueuse. Ils ont relié ensemble des motifs de sucre naturels pour générer une forme qui n'existe pas dans la nature, une épingle à cheveux. Dans une approche de type Lego, ils ont connecté deux tiges linéaires de cellulose (en bleu) à un renversement de glycane rigide (en vert) pour obtenir une nouvelle forme non naturelle.

"Les glucides peuvent être générés avec des formes programmables, ce qui ouvre la possibilité de doter les glycannes de nouvelles propriétés et fonctions", déclare le Dr Martina Delbianco. La structure a été rapidement préparée en utilisant l'"Assemblage automatisé de glycanes" (AGA), un processus dans lequel des monosaccharides sont connectés dans un synthétiseur automatisé pour générer des séquences de polysaccharides sur mesure. Pour révéler la structure tridimensionnelle, le groupe du Dr Delbianco a utilisé une multitude de techniques analytiques.

En outre, des chercheurs internationaux tels que le Prof. Jesús Jiménez-Barbero du CIC BioGUNE ont collaboré avec le Dr Martina Delbianco. "La structure tridimensionnelle d'une biomolécule détermine sa fonction. Cela pourrait signifier, par exemple, qu'à l'avenir, nous pourrions utiliser des sucres repliés comme médicaments, comme catalyseurs pour les transformations chimiques, ou comme unités structurales pour la création de nanomatériaux", déclare le Dr Martina Delbianco.

Informations sur la revue : Nature Chemistry

Fourni par : Max Planck Society