Le rôle de l’eau dans les récepteurs biologiques
Dans les interactions entre un récepteur biologique et son ligand, l’eau avoisinante a son mot à dire. Une équipe pluridisciplinaire du CNRS dévoile le rôle des liaisons l’eau, les récepteurs et les ligands lors de leurs mises en relation. Cette découverte, publiée dans Chemical Science apporte une compréhension accrue des principes régissant la reconnaissance moléculaire des récepteurs biologiques dans l’eau.
Pour qu’une clef rentre dans une serrure, il faut mettre de l’huile. C’est un peu la même chose qu’il se passe au niveau des récepteurs biologiques. La conception de récepteurs artificiels, capables de rivaliser avec leurs homologues naturels, repose depuis longtemps sur une complémentarité géométrique « clef-serrure ». Dans ce modèle, les molécules d’eau environnantes jouent un rôle encore peu connu sur lequel se penchent les chercheurs du CNRS. Dans ce contexte, des travaux impliquant des chercheurs de l’institut de chimie et de biochimie supramoléculaires (CNRS/Université de Lyon 1), du Laboratoire de chimie de l’école normale supérieure de Lyon (CNRS/Ecole normale supérieur de Lyon/Université de Lyon 1), de l’Institut de chimie et biologie des membranes et des nano-objets (CNRS/Université de Bordeaux/Institut National Polytechnique Bordeaux Aquitaine), de l’Institut des biomolécules Max Mousseron (CNRS/ENSCM/Université de Montpellier), et de l’Institut des sciences analytiques (CNRS/Université Lyon 1) ont fait l’objet d’une publication dans la revue Chemical Science.
Cette équipe multidisciplinaire a combiné expériences de physico-chimie expérimentale et modélisation numérique pour explorer les facteurs régissant l’association par inclusion entre une molécule cyclique polyanionique (électronégatif) et une série d’ions polycationiques (électropositif). La dissection des contributions énergétiques et structurelles démontre que la complémentarité géométrique parfaite entre une clef et une serrure ne mène pas forcement à l’association la plus forte. Cette parfaite complémentarité, généralement recherchée, implique du couple qu’il se dissocie un maximum de l’eau avoisinante. Or, le couple doit garder un ancrage dans son milieu aqueux.
De façon inattendue, et jusqu’ici peu exploitée, les scientifiques expliquent que la conception d’une clef ou d’une serrure qui ne s’accorde pas parfaitement avec son partenaire permet d’exposer au maximum les zones hydrophiles du couple formé. Cette découverte d’une nouvelle stratégie, consistant à préserver la solvatation des zones polaire quitte à sacrifier légèrement la correspondance géométrique entre la clef et sa serrure, offre une nouvelle piste de recherche dans le domaine de la reconnaissance moléculaire dans l’eau.
Référence
E. Jeamet, J. Septavaux, A. Héloin, M. Donnier-Maréchal, M. Dumartin, B. Ourri, P. Mandal, I. Huc, E. Bignon, E. Dumont, C. Morell, J.-P. Francoia, F. Perret, L. Vial, J. Leclaire
Wetting the Lock and Key Enthalpically Favours Polyelectrolytes Binding
Chemical Science – Octobre 2018
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/sc/c8sc02966k#!divAbstract