Étude expérimentale du mode de repliement β dans quelques molécules tripeptidiques modèles. Interprétation des spectres d’absorption infrarouge

Laboratoire de Chimie-Physique Macromoléculaire CNRS, ERA n° 23, ENSIC, 1, rue Grandville, 54000 Nancy, France.

Résumé

Par spectrométrie infrarouge, on a étudié les conformations prises, dans un milieu inerte comme le tétrachlorure de carbone, par des molécules modèles tripeptidiques de formule générale R — CO — Pro — Y — NH — R’ associant un segment proline à un second résidu amino-acide Y asymétrique (alanine) ou achiral (glycine ou acide α-amino-isobutyrique).

Cette technique a permis d’identifier les repliements β qui résultent de la formation d’une liaison hydrogène intramoléculaire de type 4 → 1 fermant un cycle contenant dix atomes. Le vibrateur N — H qui est impliqué dans cette interaction se manifeste, sur le spectre, par une bande d’absorption intense et relativement fine située entre 3 350 et 3 380 cm^–1.

Il existe en fait deux conformations ainsi repliées, qui sont respectivement désignées C₁₀^(I) et C₁₀^(II) et dont l’importance relative est déterminée par la configuration optique des deux atomes de carbone asymétriques contenus dans l’enchaînement tripeptidique.

Les dérivés L — D prennent presque exclusivement la disposition C₁₀^(II). Au contraire, les stéréoisomères LL se replient plus difficilement, une faible proportion de ces molécules adoptant le mode C₁₀^(I) qui se trouve alors en équilibre avec deux nouvelles conformations indexées C₇²C₅³ et C₇³. La première, qui est majoritaire, résulte de l’accolement d’une forme C₇ du segment proline et d’une disposition C₅ du deuxième résidu. Dans la seconde, l’unité C-terminale adopte une conformation C₇ équatoriale.

Ces résultats sont comparés d’une part aux observations antérieurement faites sur des composés modèles analogues depsidipeptidiques, et d’autre part aux conclusions des analyses théoriques qui ont récemment traité de la conformation des tripeptides.

Abstract

Infrared spectroscopy is used to investigate the conformational states of several tripeptide model molecules containing a propyl N-terminal residue and a chiral (alanyl) or non chiral (glycyl, α-amino-isobutyryl) C-terminal moiety.

R — CO — Pro — Y — NH — R’

Y = alanyl, glycyl or α-amino-isobutyryl residue

R, R’= Me, iPr, lBu

In order to avoid any aggregation of the solute, experiments are achieved with very dilute solutions in an inert solvent such as carbone tetrachloride or tetrachloroethylene.

Most of these solute molecules are then present in a so-called C₁₀ conformation, similar to the β turn in proteins, which is stabilized by an intramolecular 4 → 1 hydrogen bond. In fact, experiments reveal two different C₁₀ structures, labelled C₁₀^(II) the stability of which depends on the configurations of the chiral atoms in the tripeptide molecule I. — D stereoisomers exclusively adopt the C₁₀^(II) conformation [β (II) mode]. On the contrary, L — L sequences do not fold so easily and a few molecules only are in the C_10(I) confor- mation [β (I) mode]. Most of them are found to occur in two other states labelled C₇⁷C₅³ and C₇³. In the C₇²C₅³ form the prolyl moiety and the C-terminal residue are in the C₇ and C5 arrangements respectively. The C₇³ structure is characterized by an equatorial C₇ conformation of the C-terminal unit.

Experimental observations are compared with previous ones concerning analogous depsidipeptide models and with the conclusions of recent theoretical calculations.