Métabolites secondaires : Glucosinolates

Biosynthèse (S-glycosyltransférase) : synthèse & biodégradation (S-glycosidase)

 

L’élément Soufre est l’un des atomes les plus « souples » en chimie en parallèle le Soufre dans la Nature est un élément essentiel. L’un des axes majeurs de notre groupe est dédié aux métabolites secondaires des plantes contenant l’atome de soufre, qui forment une famille relativement restreinte. Parmi ceux-ci, les Glucosinolates (GLs) sont des thiosucres naturels principalement trouvés dans l’ordre botanique des Brassicales. Les GLs représentent une famille unique de plus de 130 différentes molécules : leur structure est le résultat d’une combinaison invariable de trois parties : une unité β-D-glucopyranosyle, une fonction thiohydroximate O-sulfatée en position anomérique et une bibliothèque large de chaînes « aglycones », dont la structure varie selon les espèces végétales. Leurs rôles biologiques et écologiques sont remarquables par la présence d’un mécanisme originale de défense de la plante contre divers agresseurs comme les insectes, champignons, bactéries et herbivores. Ce mécanisme est très bien connu sous l’appellation « mustard oil bomb », littéralement la grenade à l’huile de moutarde. La myrosinase (thioglucoside glucohydrolase EC 3.2.3.1) est l’enzyme responsable de cette propriété par l’hydrolyse de la liaison thioglycosidique qui libère de puissant électrophiles. La myrosinase est la seule enzyme capable d’hydrolyser ces composés thiosaccharidiques et l’une des rares enzymes naturelles capables de réaliser l’hydrolyse d’une liaison thioglycosidique. La biosynthèse des GLs est unique et originale dans la Nature car elle utilise une glucosyltransférase capable de former une liaison S-glycosidique (Collaboration avec le Prof. R. Daniellou (ICOA)).

Différents challenges et sujets liés aux glucosinolates sont actuellement étudiés au sein de notre équipe :

 

  • le développement de méthodes de synthèse originales et innovantes pour la formation de cette thio-fonction sur la position anomérique du D-glucopyranose et autres charpentes de sucres;
  • la compréhension de la biosynthèse, unique dans la Nature, est également un challenge. Nous développons la synthèse de substrats et d’inhibiteurs de cette S-UGT pour comprendre le mécanisme permettant la formation sélective de la liaison C-S anomérique ;
  • la compréhension du mode d’action et d’interaction de la myrosinase avec ses substrats est également une approche du mécanisme de formation des isothiocyanates ;
  • l’étude de l’hydrolyse des sous-produits (ITCs, OZTs) est réalisée (1) pour avoir accès à des structures essentielles pour la conception d’une thiochimie originale, (2) comme procédé original de bioconjugaison pour le développement de nouveaux outils de ligation chimique et (3) pour les applications biologiques potentielles comme agents chimiopréventifs ayant des propriétés anti-angiogéniques.

 

Programme Multidisciplinaire supportée par : Extrasynthèse, La Ligue Contre le Cancer.