• Langue : Français
• Discipline : Chimie et chimie physique
• Identifiant : 2023ULILS022
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 04/07/2023

Résumé en langue originale

Les protéines sont les macromolécules naturellement produites par tous les organismes vivants et elles constituent des composants essentiels du monde vivant. Leur fonctions et structure sont le résultat de l'organisation dans l'espace d'une chaîne polypeptidique construite par l'assemblage de 21 acides aminés (AA) différents. Afin d'accéder aux polypeptides par voie chimique, en 1963, Merrifield développa le synthèse peptidique sur support solide (solid phase peptide synthesis, SPPS), une méthode chimique adaptée à l'obtention de peptides et de protéines de petite taille, plutot de moins de 50 AAs. Cette approche assure la haute pureté des produits obtenus et permet de modifier facilement les séquences peptidiques ou de les fonctionnaliser. Afin de faciliter l'accès aux peptides composés d'un nombre d'acide aminés supérieur à 50, une stratégie complémentaire a été développée qui est basée sur assemblage de segments peptidiques non protégés plus courts. Pour rendre cette deuxième approche efficace, les chimistes ont développé quelques réactions de ligation chimique qui permettent de connecter deux peptides non-protégés de manière covalente et chimioselective.Ce manuscrit de thèse se compose de deux parties distinctes. La première partie est dédiée au développement d'une méthode innovante d'assemblage de polypeptides basée sur la réaction de ligation chimique native (NCL) et la N-sélénoéthyl cystéine (SetCys), un acide aminé artificiel dérivé de la cystéine où les groupes amine et thiol sont liés via un pont sélénoéthyle pour former une structure cyclique. Une propriété importante de SetCys est sa capacité à perdre spontanément son bras sélénoéthyle via la rupture de la liaison C-N dans des conditions douces. Je décrirai l'application de la réaction de NCL dans des conditions non standard, les propriétés chimiques de SetCys et le défi de combiner ces chimies pour développer une méthode élégante et chimiosélective en deux étapes permettant la concaténation de segments peptidiques.La deuxième partie définit et décrit les propriétés des protéines capables de s'attacher à la surface de la glace (ice-binding proteins, IBPs) et d'une catégorie particulière appelée protéines antigel (antifreeze proteins, AFPs), qui sont produites par des organismes adaptés au froid dans la nature. Je me concentrerai sur une protéine particulière produite par le coléoptère Tenebrio molitor (Tm), et je décrirai les première tentatives visant à accéder à un analogue par synthèse chimique. En perspective, la méthode innovante décrite dans la première partie du manuscrit pourrait être appliquée àla synthèse de TmAFP.

Résumé traduit

Proteins are macromolecules naturally produced by all living organisms and constitute essential components of organic life. Their functions and structure are the result of spatial organization of a polypeptide chain made of the concatenation of 21 different amino acid (AA) residues. To access polypeptides by chemical synthesis, Merrifield in 1963 introduced the solid phase peptide synthesis (SPPS), a chemical method that is appropriate for the preparation of peptides and small proteins usually with a size less than 50 AAs. This approach guarantees high product purity and allows to easily modify a protein sequence or to functionalize it on demand. To facilitate the access to longer peptide sequences with a size greater than 50 AAs, a complementary strategy was developed based on the concatenation of smaller peptide segments. To make this second approach work, chemists have a few chemical ligation reactions to covalently and chemoselectively connect unprotected peptide segments together.This thesis manuscript consists of two separated parts. The first part is dedicated to the development of an innovative method of polypeptide assembly in one-pot based on native chemical ligation (NCL) reaction and N-selenoethyl cysteine (SetCys), the artificial amino acid where amine and thiol groups are bonded via selenoethyl bridge forming a cyclic structure. The key feature of SetCys is its ability to lose its selenoethyl appendage via C-N bond breaking under mild conditions. I will describe the application of NCL in non-standard conditions, the chemical properties of SetCys and the challenge to combine these chemistries for designing an elegant and chemoselective two-step method enabling peptide segment concatenation.The second part describes the definition and properties of ice binding proteins (IBPs) and their sub-group called antifreeze proteins (AFPs), which are produced by cold coping organisms in nature. I will focus on a particular protein produced by Tenebrio molitor (Tm) beetle, aiming to access its bioinspired analogue by chemical protein synthesis for the first time. In perspective, the innovative method described in the first part of the manuscript would be applied for the synthesis of TmAFP.