Nouvelle découverte : Vers l'origami de sucre
Les hydrates de carbone pliés pourraient ouvrir de toutes nouvelles perspectives en biomédecine et en science des matériaux
Des chercheurs de l'Institut Max Planck des colloïdes et interfaces (MPICI) ont conçu une séquence d'hydrates de carbone capable de se replier en une structure secondaire stable. Jusqu'à présent, de tels biopolymères auto-pliants n'avaient été développés que pour l'ADN et les protéines, et les sucres étaient considérés comme trop flexibles pour prendre une conformation stable. Les hydrates de carbone repliés pourraient ouvrir de toutes nouvelles perspectives en biomédecine et en science des matériaux.
© Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung / Martina Delbianco
Les hydrates de carbone représentent environ 80 % de la biomasse terrestre - la moitié sur terre et l'autre moitié dans la mer. Pourtant, leurs propriétés matérielles sont encore très mal connues. Les chercheurs dirigés par le Dr Martina Delbianco, du département des systèmes biomoléculaires, s'intéressent à la manière dont les polysaccharides, ou longues chaînes de sucres, se plient et s'assemblent en matériaux. Par exemple, ils ont découvert comment les chaînes de glucose individuelles s'assemblent pour générer la cellulose, le principal composant des plantes. Forts de ces connaissances, ils conçoivent actuellement des hydrates de carbone non naturels. Leur travail s'inspire de la recherche sur les peptides (protéines courtes). Les connaissances sur les protéines naturelles ont été utilisées pour concevoir des séquences de peptides synthétiques capables d'adopter des formes 3D programmables et de remplir des fonctions spécifiques. Cette approche a ouvert de nombreuses possibilités, par exemple dans le domaine de la production de médicaments et des nanotechnologies. Les hydrates de carbone offrent encore plus de possibilités en raison de leur abondance et de leur diversité supérieures à celles des peptides.
Dans leur récent article publié dans la revue Nature Chemistry, le Dr Delbianco et son équipe ont démontré qu'il est possible de concevoir des glycanes qui adoptent une conformation stable spécifique en solution aqueuse. Ils ont associé 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 glycan rigide (en vert) pour obtenir une nouvelle forme qui n'existe pas dans la nature. "Les glucides peuvent être générés avec des formes programmables, ce qui ouvre la possibilité de doter les glycanes de nouvelles propriétés et fonctions", explique le Dr Martina Delbianco. La structure a été rapidement préparée à l'aide de l'"assemblage automatisé de glycanes" (AGA), un processus dans lequel les 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 pléthore de techniques analytiques. En outre, des chercheurs internationaux comme le professeur 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 pliés comme médicaments, comme catalyseurs pour des transformations chimiques ou comme unités structurelles pour la création de nanomatériaux", explique le Dr Martina Delbianco.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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