Mise au point de bibliothèques combinatoires dynamiques pour l'application à des cibles biologiques

• Auteur / Autrice : Sophie Lohmann
• Direction : Jean-Marie Lehn
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oligomères

Acides aminés

Inhibiteurs

Chimie combinatoire

Résumé

La chimie combinatoire dynamique (CCD) est un nouveau concept qui consiste à créer des bibliothèques à partir de composés liés entre eux par des connexions réversibles. La réversibilité confère au système des propriétés d'adaptation et d'évolution permettant ainsi une sélection darwinienne. Nous nous sommes intéressés dans un premier temps à la réversibilité des connexions de types imines, hydrazones, acylhydrazones et oximes. Afin d'envisager leur future utilisation dans la formation de bibliothèques combinatoires dynamiques, nous avons étudié la facilité de ces composés à se former et à s'échanger en milieu aqueux. Des expériences effectuées par RMN 1H ont permis de montrer qu'en milieu aqueux, seuls les hydrazides forment avec les aldéhydes des liaisons covalentes réversibles stables et s'échangent rapidement à température ambiante et à pH=7. L'étude a également mis en lumière l'importance de la structure de l'aldéhyde sur la vitesse d'échange des acylhydrazones. Par la suite, nous avons réalisé en utilisant les liaisons réversibles d'acylhydrazones, la synthèse de différentes unités d'organisation et groupes de reconnaissance ainsi que la génération de deux bibliothèques combinatoires dynamiques. Testées sur des cibles biologiques, telles que la catéchol-O-méthyl-transférase et la thrombine, ces bibliothèques ont permis d'identifier des composés ayant une affinité avec ces enzymes et de confirmer que les acylhydrazones sont adaptées pour générer de telles bibliothèques. Les principes de la chimie combinatoire dynamique ont également été appliqués aux systèmes de biopolymères classiques tels que les protéines pour créer des biopolymères dynamiques dérivés d'acides aminés. Nous avons ainsi réalisé une structure de polypeptide dynamique en solution aqueuse et induit une auto-polymérisation réversible en contrôlant le pH. L'étude des conditions de polymérisation et d'échange a été réalisée par différentes techniques analytiques (RMN 1H, SM-ES, SM-MALDI, Multidétection-GPC) afin de suivre l'évolution du système et de caractériser les espèces formées in situ.

Dynamic combinatorial chemistry (DCC) is a new concept in which libraries are created from building blocks linked together by reversible connections. The reversibility confers on the system the properties of adaptation and evolution, thus enabling Darwinian-type selection. We were interested initially in the reversibility of covalent bonds such as imines, hydrazones, acylhydrazones and oximes. In order to determine their suitability for future use in the generation of dynamic combinatorial libraries, we studied the ability of these compounds to form and exchange in aqueous media. 1H NMR spectroscopy experiments revealed that in aqueous solution, only acylhydrazones form stable reversible covalent bonds and undergo rapid interchange at room temperature and pH=7. Additionally, we have shown the importance of the aldehyde structure on the rate of acylhydrazone exchange. We synthesised various organisation units and recognition groups and also generated two dynamic combinatorial libraries using acylhydrazone covalent bonds. Tested on biological targets, such as catechol-O-methyltransferase and thrombin, these libraries enabled the identification of a compounds having an affinity with these enzymes. These results confirm that acylhydrazones are suitable for generating dynamic combinatorial libraries. The principles of DCC were also applied to create dynamic biopolymers based on proteins and derived from amino acids. Dynamic polypeptide-like oligomers were attained in aqueous solution whose reversible auto-polymerisation could be controlled by pH. Polymerisation and exchange properties were studied using different analytical techniques (1H NMR, ES-MS, MALDI-MS, Multidetection-GPC) to follow the evolution of the system and to characterise the species formed in situ.