Le prix Nobel de chimie 2022 a été décerné en partie pour ce qui peut être un problème assez difficile : modifier précisément un aspect des biomolécules sans affecter le reste de la cellule. Or, dans une étude récemment publiée dans Lettres organiquesdes chercheurs de l’Université médicale et dentaire de Tokyo (TMDU) et leurs collègues ont synthétisé de manière concise une classe de molécules qui faciliteront grandement ce travail.
Imaginez expérimenter la préparation du pain en négligeant d’ajouter de la levure. Vous remarquerez de nombreux effets – en plus d’un défaut de levée, la saveur et l’arôme du pain changeront. En d’autres termes, en changeant un aspect de la recette, vous avez fondamentalement changé tout le résultat final. Vous pouvez imaginer que les cellules vivantes ressemblent à un pain beaucoup plus complexe, avec de nombreux ingrédients qui fonctionnent ensemble. Pour étudier n’importe quel aspect spécifique de la fonction cellulaire, vous avez besoin d’outils précis qui n’affectent aucune des autres chimies qui se produisent dans la cellule.
Les réactions de cycloaddition azide-alcyne favorisée par la souche (SPAAC) qui utilisent des dibenzoazacyclooctynes (DIBAC) permettent une analyse biomoléculaire précise. L’expansion de la diversité chimique des DIBAC élargirait donc en conséquence les possibilités de réactions SPAAC et aiderait à libérer le vaste potentiel que présente cette réaction chimique. Ainsi, les chercheurs ont choisi de se concentrer sur ce domaine dans le but de développer une nouvelle méthode efficace et simplifiée pour créer des DIBAC synthétiques qui pourraient être utilisés dans les réactions SPAAC.
« Il est généralement difficile de préparer autre chose que de simples molécules DIBAC », explique Yuki Sakata, auteur principal. « En conséquence, nous nous sommes concentrés sur la synthèse de divers DIBAC par une procédure polyvalente. »
Une étape critique du présent travail a été la synthèse concise d’un complexe de cobalt qui a permis la synthèse directe du cycloalcyne souhaité, l’unité chimique essentielle à la fonction de DIBAC dans l’analyse biomoléculaire par SPAAC. Par exemple, un DIBAC a été obtenu en six étapes avec un rendement de 72 % ; la méthode précédente nécessitait huit étapes et ne donnait qu’un rendement de 45 %. De plus, même des DIBAC très complexes qui étaient incompatibles avec les approches synthétiques précédentes ont été obtenus grâce à cette nouvelle méthode.
« Nous avons utilisé la chimie SPAAC compatible DIBAC pour modifier une protéine azido-HaloTag, qui est un outil polyvalent dans les études de fonction et d’interaction des protéines », explique Takamitsu Hosoya, auteur principal. « Des applications dans des fonctionnalisations biomoléculaires autrement complexes sont en cours dans notre laboratoire. »
Ce travail a réussi à élargir la gamme de produits chimiques à la disposition des praticiens de la chimie SPAAC. Le protocole de synthèse DIBAC facile des chercheurs sera utile pour les efforts en cours visant à interroger la fonction cellulaire de manière précise, douce et non perturbatrice pour la physiologie cellulaire globale.
Plus d’information:
Yuki Sakata et al, Synthèse de dibenzoazacyclooctynes fonctionnalisés par une méthode de décomplexation pour les complexes dibenzo-fusionnés cyclooctyne-cobalt, Lettres organiques (2022). DOI : 10.1021/acs.orglett.2c03832
Fourni par l’Université médicale et dentaire de Tokyo