Synthèse de dérivés peptidiques et glycopeptidiques et étude de leur effet inhibiteur sur une synthétase du peptidoglycane de Escherichia coli

Synthesis of peptide and glycopeptide derivatives and study of their inhibitory effect on a synthetase of peptidoglycan of Escherichia coli

• Auteur / Autrice : Mohamed Hassan Abo-Ghalia
• Direction : Jean Van Heijenoort
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 1987
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)
• Jury : Président / Présidente : Alain Gaudemer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alain Gaudemer, Jean Van Heijenoort, Jean François Petit, François Le Goffic, Pierre Lefrancier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Lefrancier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Peptidoglycanes

Dipeptides

Mots clés libres

Inhibiteurs peptidiques

Synthèse d'analogues structuraux

Synthétase (UDP-Mur NAc-L-Ala-Y-D-Glumeso-DAP)

Résumé

Le but de ce travail était l'étude de la spécificité d'un des enzymes de la biosynthèse du peptidoglycane de Escherichia coli, la synthétase de l'UDP-MurNAc-L-Ala-Y-D-Glu-meso-DAP (EC. 6. 3. 2. 13)par la recherche d'inhibiteurs :UDP-MurNAc-L-Ala-D-Glu + meso-DAP + ATP/Mg2+ enzyme. UDP-MurNAc-L-Ala-γ-D-Glu-meso-DAP + ADP/Mg2+ + Pi Dans ce sens, trente-sept dérivés dipeptidiques classés en trois catégories d'inhibiteurs éventuels, à savoir des inhibiteurs compétitifs, des analogues d'état de transition et un marqueur d'affinité, ont été conçus, synthétisés (ou obtenus) et testés pour leur pouvoir inhibiteur. Ce travail a nécessité la synthèse de quatre-vingt-dix dérivés d'acides aminés et de dipeptides, la plupart d'entre eux étant soit originaux, soit préparés par des méthodes améliorées. Les composés finaux ont été purifiés essentiellement par CLHP, leur composition en acides aminés déterminée et leur identité structurale confirmée par RMN (1 H) à 400 MHz. Les résultats des essais enzymatiques, effectués avec les composés synthétisés et un extrait enzymatique brut de E. Coli, ont révélé plusieurs aspects fondamentaux concernant la spécificité de la synthétase et les interactions enzyme-inhibiteur. En particulier, ces résultats ne plaident pas en faveur de la recherche d'inhibiteurs compétitifs ayant des structures simples, puisque l'affinité pour l'enzyme semble dépendre de l'intégralité de la structure de l'UDP­ MurNAc-dipeptide. Cependant, un bon inhibiteur, analogue d'état de transition, l'acide Nα-propionyl-L-alanyl-2-amino-4-phosphonobutyrique (80% d'inhibition à 10 mM) et un marqueur probable d'affinité, le N-propionyl-1-alanyl-D-glutamyl-)-chlorométhane (85% d'inhibition à 10 mM), ont été obtenus. Par ailleurs, un effet activateur important des ions phosphate sur cette activité synthétase a été mis en évidence. Ceci constitue un phénomène original, compte tenu que le phosphate est un produit de la réaction. Le présent travail est une première approche à la recherche rationnelle d'inhibiteurs de la synthétase de l'UDP-MurNAc-tripeptide. Des dérivés simulant mieux l'état de transition seraient vraisemblablement de meilleurs inhibiteurs qui pourraient ouvrir la voie à une nouvelle catégorie d'agents antibactériens.

This work aimed to study the specificity of an enzyme of peptido­glycan biosynthesis of E. Coli, the UDP-MurNAc-1-Ala-Y-D-Glu-meso­ DAP synthetase (EC. 6. 3. 2. 13) by the search for inhibitors enzyme. UDP-MurNAc-1-Ala-D-Glu + meso-DAP + ATP/Mg2 ⁺. UDP-MurNAc-1-Ala-y-D-Glu-meso-DAP + ADP/Mg2⁺ + Pi. In this context, thirty seven peptide derivatives classified in three categories of putative inhibitors, namely competitive inhibitors, analogues of a transition state and an affinity labelling reagent were conceived, synthesized (or obtained) and tested for their inhibitory effect. Thus, the work required the synthesis of ninety amino acid and peptide derivatives, most of them being new or prepared via improved methods. The final compounds were mainly purified by HP1C. Their amino acid composition was determined and their structural identity was confirmed by NMH (1 H) at 400 MHz. The results of the enzymatic tests carried out with the synthesized compounds and a crude enzymatic extract revealed several fondamental aspects concerning the specificity of the synthetase and the enzyme-inhibitor interactions. Particularly, these results are not in favour of the search for competitive inhibitors having simple structures, since the affinity for the enzyme seems dependent on the whole structure of UDP-MurNAc-tripeptide. However, a good inhibitor, the Na-propionyl-1-alanyl-2-amino-4-phosphonobutyric acid (80% inhibition at 10 mM) which is possible transition state analogue and the Na-propionyl-1-alanyl-D-glutamyl-y-chloromethane (85% inhibition at 10 mM) which is probable affinity labelling reagent were obtained. Furthermore, an important activating effect of phosphate ions on the synthetase was observed. This activation is an unusual phenomenon taking into consideration that phosphate is a product of the reaction catalysed by the synthetase. The present work constitues a foremost approach to a rational research for inhibitors of the UDP-MurNAc-tripeptide. Derivatives resembling more closely the transition state might be better inhibitors and could lead to a new category of antibacterial agents.