Nouveau biocatalyseurs pour la C-glycosylation: mutation d'hydrolases pour l'obtention de C-glycosides modulables à fort potentiel industriel – C-linkAse

Les glycoconjugués constituent des molécules clefs impliquées dans de nombreux phénomènes biologiques. Leur rôle crucial ainsi que leur abondance naturelle ont contribués à l’émergence des glycosciences ces vingt dernières années. Cependant, l’étude des structures saccharidiques est souvent freinée du fait de la faible stabilité de la liaison O-glycosidique. Pour résoudre cette difficulté, cette liaison peut être remplacée dans des architectures synthétiques, par une liaison C-glycosidique, plus stable. Les C-glycosides, peu abondants, ne présentent pas d’effet anomère, sont stables vis-à-vis de l’hydrolyse chimique ou enzymatique et possèdent des activités biologiques intéressantes (antitumoraux, antiviraux ou inhibiteur de glycosidases). Par ailleurs, des C-glycosides d’alkyle sont maintenant utilisés dans l’industrie des cosmétiques ou de la détergence car ils possèdent des propriétés tensio-actives interessantes.
La synthèse de C-glycosides implique souvent l’attaque nucléophile d’un carbone activé sur la position anomère, l’utilisation de métaux de transition, l’activation radicalaire du carbone anomère ou encore la synthèse de novo du cycle. Ces stratégies nécessitent le recours à des catalyseurs toxiques, à des synthèses multi-étapes complexes, à la manipulation de groupes protecteurs ou encore à des techniques de purification couteuses. Récemment, d’autres alternatives ont été mises au point à partir de sucres libres réagissant sur des dicétones ou sur des phosphonates dans des conditions douces. Ces méthodes très performantes sont cependant limitées à certains monosaccharides et mènent parfois à des mélanges.
L’émergence de la biocatalyse appliquée à la synthèse organique permet maintenant de réaliser des transformations chimiques éco-compatibles à l’aide d’enzymes à façon. Ainsi les techniques de biologie moléculaire autorisent l’évolution dirigée d’une activité enzymatique précise sur des substrats synthétiques naturellement non reconnus. On bénéficie par ces techniques de l’extrême sélectivité de l’enzyme sur un substrat donné et de la conversion de ce substrat en un seul et unique produit. De plus, la plupart des enzymes fonctionne en milieu aqueux dans des conditions douces, souvent à température ambiante. L’impact environnemental est donc réduit et la quantité d’énergie nécessaire à la transformation est minimale. A partir de ce constat, nous souhaitons, à travers le projet C-linkAse, développer une synthèse efficiente de glycoconjugués C-saccharidiques à l’aide d’une C-glycosylation biocatalysée dans l’eau. Dans ce cadre, un nouveau donneur de glycosyle sera conçu. Il portera en position anomère une fonctionnalité activable uniquement au sein du site catalytique. Ce donneur aura la particularité d’être obtenu en deux étapes à partir de sucre libre à l’aide de procédés économes et sélectifs.
De part notre connaissance dans la mutation, la production et l’utilisation de furanosidases, un premier modèle de C-furanosylation sera mise au point sur le L-arabinofuranose comme donneur en utilisant une arabinofuranosidase mutée. Comme l’enzyme sélectionnée est une glycosidase à rétention de configuration, elle ne produira qu’un seul anomère. C’est essentiel car nous voulons obtenir qu’un seul diastéréoisomère. Par la suite notre stratégie sera étendue à des mimes du L-arabinofuranose (D-galactofuranose et dérivés). Les molécules résultantes porteront des fonctions potentiellement derivatisables et pourront servir de plateformes modulables en fonction de l’application recherchée (tensio-actifs, antiparasitaires, vaccins, etc…).
Alors que la O- et la S-glycosylation sont maintenant bien décrites, la C-glycosylation reste le challenge du projet. Il n’y a pour le moment que peu d’exemple dans la littérature sur un tel procédé de biocatalyse. Le succès du projet ouvrira donc un pan complet et inexploré de recherche sur la formation de liaison Carbone-Carbone.