lonophores macrocycliques naturels
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2.3.1 Valinomycine
Cet antibiotique a une structure macromoléculaire composée de 3 fragments tétradepsipeptide identiques : acide D-hydroxyisovalérique-D-valine -
acide L-lactique-L-valine. La valinomycine est I’ionophore macrocyclique
naturel qui possède probablement les propriétés les plus intéressantes, et qui
a joué le rôle le plus important dans la naissance de la chimie de la
reconnaissance moléculaire.
a) Historique
Isolée en 1955 du Streptomyces fulvissimus par Brockmann et SchmidtKastner(72), la valinomycine a été synthétisée en 1963 par Shemyakin et
coll. (73). La compréhension de son activité s’est faite en plusieurs étapes :
- En 1959, Mc Murray et Begg ont montré qu’elle produisait efficacement
un découplage de la phosphorylation oxydante (74).
- Moore et Pressman ont ensuite mis en évidence le rôle de la valinomycine
dans le transport des cations K + dans les mitochondries (1, 75). En insérant
une électrode sélective à K+, ils ont constaté que la valinomycine provoque
une disparition de K t et une apparition de H’. Ils en ont conclu que
l’antibiotique catalyse l’échange K+/H’ à travers la membrane de la
mitochondrie. En revanche, l’ion Na+ n’est pas affecté et la sélectivité
K t / N a + est très élevée.
- Les analogues synthétiques obtenus par Shemyakin et coll. étant beaucoup
moins efficaces que la valinomycine, l’hypothèse d’une activation d’un
récepteur de la valinomycine contenu dans une protéine de transport
mitochondrial, a été émise (76).
- Cependant Mueller et Rudin (77) ont montré que la valinomycine rend
les membranes artificielles bi-couches perméables au cation K’, ce qui
invalide l’hypothèse d’une action via un récepteur protéique. Les auteurs ont
donc interprété le phénomène par la formation d’un canal. Or, la valinomycine transporte aussi K + à travers les membranes liquides qui sont trop
épaisses pour qu’il puisse se former un canal. Par conséquent, l’hypothèse
d’un passage par un porteur mobile (ionophore) s’est finalement imposée (78).
L’aptitude des ionophores à complexer les ions alcalins a été découverte
en 1951 par Harned et coll. qui ont observé la solubilisation de sels alcalins
dans I’hexane (79).
La stabilité des complexes de la nonactine avec les cations alcalins a été
mesurée par Simon en 1967 (80a) et la structure du complexe nonactine -
K t a été déterminée aux rayons X, la même année(80b).
b) Conformation
En solution. La conformation de la valinomycine libre en solution a été
étudiée par différentes méthodes physiques : résonance magnétique nucléaire,
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2.3.1 Valinomycine
Cet antibiotique a une structure macromoléculaire composée de 3 fragments tétradepsipeptide identiques : acide D-hydroxyisovalérique-D-valine -
acide L-lactique-L-valine. La valinomycine est I’ionophore macrocyclique
naturel qui possède probablement les propriétés les plus intéressantes, et qui
a joué le rôle le plus important dans la naissance de la chimie de la
reconnaissance moléculaire.
a) Historique
Isolée en 1955 du Streptomyces fulvissimus par Brockmann et SchmidtKastner(72), la valinomycine a été synthétisée en 1963 par Shemyakin et
coll. (73). La compréhension de son activité s’est faite en plusieurs étapes :
- En 1959, Mc Murray et Begg ont montré qu’elle produisait efficacement
un découplage de la phosphorylation oxydante (74).
- Moore et Pressman ont ensuite mis en évidence le rôle de la valinomycine
dans le transport des cations K + dans les mitochondries (1, 75). En insérant
une électrode sélective à K+, ils ont constaté que la valinomycine provoque
une disparition de K t et une apparition de H’. Ils en ont conclu que
l’antibiotique catalyse l’échange K+/H’ à travers la membrane de la
mitochondrie. En revanche, l’ion Na+ n’est pas affecté et la sélectivité
K t / N a + est très élevée.
- Les analogues synthétiques obtenus par Shemyakin et coll. étant beaucoup
moins efficaces que la valinomycine, l’hypothèse d’une activation d’un
récepteur de la valinomycine contenu dans une protéine de transport
mitochondrial, a été émise (76).
- Cependant Mueller et Rudin (77) ont montré que la valinomycine rend
les membranes artificielles bi-couches perméables au cation K’, ce qui
invalide l’hypothèse d’une action via un récepteur protéique. Les auteurs ont
donc interprété le phénomène par la formation d’un canal. Or, la valinomycine transporte aussi K + à travers les membranes liquides qui sont trop
épaisses pour qu’il puisse se former un canal. Par conséquent, l’hypothèse
d’un passage par un porteur mobile (ionophore) s’est finalement imposée (78).
L’aptitude des ionophores à complexer les ions alcalins a été découverte
en 1951 par Harned et coll. qui ont observé la solubilisation de sels alcalins
dans I’hexane (79).
La stabilité des complexes de la nonactine avec les cations alcalins a été
mesurée par Simon en 1967 (80a) et la structure du complexe nonactine -
K t a été déterminée aux rayons X, la même année(80b).
b) Conformation
En solution. La conformation de la valinomycine libre en solution a été
étudiée par différentes méthodes physiques : résonance magnétique nucléaire,