Il y a 20 ans, le chimiste danois Morten Meldal découvrait une nouvelle méthode d’assemblage de molécules.
L’assemblage de molécules a toujours été et est toujours une grande partie du travail des chimistes, qu’ils soient embauchés pour développer de nouvelles stations d’épuration, des crèmes solaires, des batteries ou du liquide vaisselle ; aucun nouveau produit n’est créé tant que les molécules ne sont pas correctement assemblées.
La découverte de Meldal s’appelait la chimie du clic, et cette année, elle lui a valu le prix Nobel de chimie (avec Barry Sharpless et Carolyn Bertozzi).
« La chimie du clic est une énorme découverte et le prix Nobel est pleinement mérité », déclare Changzhu Wu, chimiste et professeur associé au Département de chimie, physique et pharmacie, où il étudie les enzymes durables. Mais, ajoute-t-il, « la chimie du futur doit être plus durable, et cela s’applique également à la chimie des clics ».
Avec ses collègues, Wu a publié un article scientifique dans lequel l’équipe décrit un nouveau type de chimie du clic durable.
La chimie du clic traditionnelle nécessite un catalyseur pour démarrer la réaction chimique souhaitée (dans la chimie du clic, vous voulez que certaines molécules « cliquent » ensemble), et ce catalyseur est constitué d’ions de cuivre.
« Les ions de cuivre sont efficaces comme catalyseurs, mais toxiques pour les organismes vivants. Nous avons donc voulu trouver une alternative au cuivre dans la chimie des clics », explique Wu.
Carolyn Bertozzi, qui a développé la découverte de Morten Meldal, a trouvé un moyen d’éviter les ions de cuivre toxiques.
Elle a eu l’idée de changer la forme des molécules de clic en forme octogonale, ce qui les a rendues plus réactives et capables de cliquer ensemble sans ions de cuivre. Cette technique l’a amenée à être co-récipiendaire du prix Nobel 2022.
« Dans notre proposition d’un nouveau type de chimie du clic, nous travaillons toujours avec le cuivre, mais d’une manière différente. Nous incorporons les ions cuivre dans les protéines et créons ainsi une métalloenzyme déjà présente dans notre organisme. Le cuivre dans les protéines ne pose aucun problème. danger pour la nature ou les organismes vivants », explique Wu.
Pour cette tâche, l’équipe de recherche a utilisé des protéines bon marché et biodégradables, à savoir l’albumine sérique bovine (BSA), qui provient de vaches et est une protéine standard courante dans les laboratoires.
Un polymère y est attaché, et maintenant les ions de cuivre peuvent être intégrés dans la structure protéine/polymère et agir comme un catalyseur pour démarrer la chimie du clic et permettre au chimiste d’assembler des molécules.
« En bref, nous utilisons des protéines bon marché et biodégradables pour convertir les ions de cuivre toxiques en catalyseurs biologiques non toxiques », a déclaré Wu.
La recherche est publiée dans Chimie des bioconjugués.
Plus d’information:
Ningning Zhang et al, Polyenzymes artificielles contenant du cuivre en tant que clickase pour la chimie bioorthogonale, Chimie des bioconjugués (2022). DOI : 10.1021/acs.bioconjchem.2c00363