Exploration et exploitation des cations glycosyl dans un contexte enzymatique – BROWNSUGARS

La grande diversité de molécules à base de sucres présentes dans la nature nécessite de nombreuses enzymes pour leur synthèse et leur dégradation. C'est notamment le rôle des glycosidases (GH) et glycosyltransférases (GT) qui réalisent respectivement la coupure et la formation de la liaison glycosidique. Leurs multiples applications industrielles, allant de la production de biofuel au drug design, requièrent une connaissance approfondie de leur mécanisme et des intermédiaires réactionnels impliqués à l'échelle de l’atome. Les approches généralement utilisées jusqu’à présent pour l’étude de ces enzymes sont de nature indirecte (mesures cinétiques, ou théoriques (QM/MM, etc…) L’apport de nouvelles méthodologies serait la bienvenue dans ce domaine dynamique et à fort potentiel.
L'état de transition (TS) d’un grand nombre de GHs et GTs montre un fort caractère cationique au niveau du monosaccharide siège de la réaction de coupure ou de formation de la liaison glycosidique. Ce cation, à la base de la conception de la plupart des inhibiteurs de GHs et de GTs, certains étant commercialisés, a été peu scruté du fait du temps de vie extrêmement court de ce type d’espèce chimique qui empêche leur observation.
Dans ce projet, nous souhaitons appliquer une stratégie combinant activation superacide, RMN et calculs DFT, stratégie auparavant gagnante avec les donneurs de glycosyle protégés, à des monosaccharides non protégés pour accéder aux cations glycosyl correspondants afin de réaliser pour la première fois leur étude et caractérisation. Ces espèces seront ensuite comparées aux TS supposés d’une sélection de GHs et GTs pour évaluer l’apport de cette méthode par rapport aux connaissances accumulées sur les TS par d’autres techniques. Cette approche sera ensuite étendue à des inhibiteurs connus de ces enzymes afin d’évaluer la pertinence de ces molécules comme mimes de l’état de transition de GHs et GTs.
A terme, ce travail devrait générer un outil utile non seulement pour progresser dans la connaissance du mécanisme des GHs et GTs et plus particulièrement dans le caractère cationique de leur état de transition, mais aussi un outil permettant d'améliorer le design d'inhibiteurs futurs.