Caractérisation d’un intermédiaire clé dans la dégradation enzymatique des sucres

Les glycosidases sont parmi les enzymes les plus performantes du vivant. Le dysfonctionnement de ces enzymes est à l’origine de nombreuses pathologies humaines. Elles catalysent l’hydrolyse des sucres, des molécules qui jouent des rôles biologiques clés.

Au cours de cette réaction où une liaison glycosidique (liaison covalente entre deux « briques » de sucre) est rompue par l’enzyme, il se forme un intermédiaire réactionnel chargé, appelé ion glycosylium, dont la durée de vie extrêmement courte dans l’eau (10^-12 s) a toujours empêché son observation expérimentale. La caractérisation structurale de cet ion constitue donc une étape incontournable pour progresser dans la compréhension du mécanisme de cette réaction enzymatique.

En utilisant un milieu superacide, une équipe de l’Institut de chimie des milieux et matériaux de Poitiers (CNRS/Université de Poitiers) est parvenue à stabiliser cet intermédiaire réactionnel suffisamment longtemps pour pouvoir l’étudier et le caractériser par résonance magnétique nucléaire (RMN). En collaboration avec des partenaires de l’Université de Barcelone et du CICbiogune à Bilbao, des méthodes de calcul quantique/mécanique moléculaire (QM/MM) ont été appliquées pour modéliser le milieu superacide et le site actif de plusieurs glycosidases d’intérêt afin de comprendre les interactions moléculaires mises en jeu. L’analyse des spectres RMN et les calculs QM/MM montrent une forte analogie structurale (conformation, charge, liaisons hydrogène et ioniques intermoléculaires) entre les ions glycosylium observés en milieu superacide et l’état de transition à fort caractère d’ion oxocarbénium de plusieurs glycosidases. 

Ce résultat confirme le potentiel de l’activation superacide pour générer et caractériser des espèces furtives clés et ouvre de nouvelles perspectives notamment comme outil pour concevoir de nouveaux inhibiteurs puissants et sélectifs des glycosidases.

Rédacteur : CCdM