Selon une étude publiée dans Nature, des chercheurs ont mis au point des hétéropolymères aléatoires (HPA) qui imitent les enzymes, offrant ainsi une nouvelle approche des matériaux synthétiques dotés de fonctions similaires à celles des protéines. L'équipe, s'inspirant des sites actifs d'environ 1 300 métalloprotéines, a conçu ces HPA à l'aide d'une méthode de synthèse monotope, créant ainsi des mimétiques d'enzymes efficaces.

L'étude aborde un défi de longue date : reproduire synthétiquement les fonctions complexes des protéines. Bien que les scientifiques aient fait des progrès dans l'imitation des structures primaire, secondaire et tertiaire des protéines, la réalisation de l'hétérogénéité chimique, structurelle et dynamique cruciale pour leur fonction est restée difficile. Les chercheurs proposent qu'en programmant l'arrangement spatial et temporel des chaînes latérales au niveau segmentaire dans les polymères, il est possible de reproduire les comportements des protéines. Ils suggèrent également que la liberté de rotation des polymères peut compenser les limitations de la spécificité de la séquence des monomères, ce qui conduit à un comportement cohérent dans l'ensemble.

Les chercheurs ont introduit des monomères clés dans les HPA, agissant comme des équivalents aux résidus fonctionnels présents dans les protéines. Ils ont modulé statistiquement les caractéristiques chimiques des segments contenant ces monomères clés, y compris l'hydrophobicité segmentaire, afin de créer des pseudo-sites actifs. Ces sites fournissent aux monomères clés un microenvironnement similaire à celui que l'on trouve dans les protéines.

« Nous créons essentiellement des versions simplifiées des sites actifs des enzymes au sein de ces polymères », a expliqué le Dr [Fictional Name], auteur principal de l'étude et professeur de science des matériaux à l'[Fictional University]. « Cela nous permet d'obtenir une activité catalytique sans avoir besoin de la structure précise et complexe d'une enzyme naturelle. »

Les implications de cette recherche sont importantes pour divers domaines, notamment la catalyse, l'administration de médicaments et la science des matériaux. Les mimétiques d'enzymes pourraient potentiellement remplacer les enzymes naturelles dans les processus industriels, offrant une plus grande stabilité et une meilleure capacité d'adaptation. Dans l'administration de médicaments, ces polymères pourraient être conçus pour cibler des cellules ou des tissus spécifiques, libérant ainsi des médicaments de manière contrôlée.

Le développement de ces HPA repose sur les progrès de la chimie des polymères et de l'analyse computationnelle. L'IA a joué un rôle crucial dans l'analyse des sites actifs des métalloprotéines, en identifiant les caractéristiques clés qui ont ensuite été intégrées dans la conception des HPA. Des algorithmes d'apprentissage automatique ont été utilisés pour optimiser la composition et la structure des polymères, en veillant à ce qu'ils présentent l'activité catalytique souhaitée.

« L'IA est en train de devenir un outil indispensable en science des matériaux », a déclaré le Dr [Fictional Name], un chimiste computationnel non impliqué dans l'étude. « Elle nous permet d'explorer de vastes espaces chimiques et d'identifier des candidats prometteurs pour de nouveaux matériaux dotés de fonctions spécifiques. »

L'état actuel de la recherche implique une optimisation plus poussée des HPA et l'exploration de leurs applications potentielles. Les chercheurs travaillent également à la mise au point de nouvelles méthodes de synthèse de ces polymères à plus grande échelle. Les développements futurs pourraient inclure la création de HPA dotés de fonctions encore plus complexes, ce qui pourrait conduire à la mise au point d'enzymes artificielles plus performantes que leurs homologues naturels.