Vers une efficace mise en oeuvre de la ligation chimique native dynamique

Towards an efficient implementation of dynamic native chemical ligation

• Auteur / Autrice : Yali Zeng
• Direction : Nicolas Giuseppone
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie supramoléculaire
• Date : Soutenance le 06/07/2020
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Sadron (Strasbourg ; 1985-....)
• Jury : Président / Présidente : Mihai Barboiu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Giuseppone, Mihai Barboiu, Olivier Colombani, Delphine Chan-Seng
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mihai Barboiu, Olivier Colombani

Mots clés

Mots clés contrôlés

Autoassemblage

Peptides amphiphiles

Liaisons covalentes

Dynamique moléculaire

Chimie combinatoire

Mots clés libres

Chimie covalente dynamique

Ligation chimique native covalente dynamique

Peptides

Amphiphiles

Dynamic covalent chemistry

Dynamic covalent native chemical ligation

Peptides

Amphiphiles

Résumé

La chimie covalente dynamique (DCvC) trouve des applications dans divers domaines de recherche, tels que la découverte de médicaments, la biotechnologie, la science des matériaux, etc. Cependant, le développement de nouvelles réactions covalentes dynamiques a été limité par divers facteurs. A partir d’une réaction réversible d’échange d’amide décrite récemment, ce doctorat avait pour objectif d’optimiser la méthodologie de ligation chimique native covalente dynamique (dcNCL), afin de construire des bibliothèques covalentes dynamiques basées sur la dcNCL et pouvant conduire à la formation d’un auto-assemblage après amplification de constituants spécifiques. Dans le premier chapitre, nous présentons une introduction générale sur la DCvC, qui identifie les réactions covalentes dynamiques les plus utilisées. Nous décrivons ensuite leurs applications au sein de bibliothèques combinatoires dynamiques (DCLs) en se focalisant particulièrement sur les systèmes impliquant des peptides et des protéines. Dans le deuxième chapitre, nous rappelons les principes de la dcNCL. En étudiant divers paramètres qui gouvernent la dcNCL sur des peptides modèles ou des petites molécules, nous proposons une optimisation du protocole de dcNCL dans diverses conditions environnementales. Le troisième chapitre décrit la première application de notre approche méthodologique à des DCLs complexes contenant simultanément des constituants hydrophiles, hydrophobes et amphiphiles, conduisant à l’amplification d’un auto-assemblage supramoléculaire unique. En résumé, cette thèse décrit l’optimisation méthodologique de la dcNCL et son application à des DCLs capables de sélectionner des nanostructures auto-assemblées. Ces travaux permettent d’envisager d’étendre cette nouvelle liaison covalente dynamique à diverses applications.

Dynamic covalent chemistry (DCvC) has found various applications in diverse research areas, such as drug discovery, biotechnology, material science, etc, over the last twenty years. However, the development of new dynamic covalent reactions has been limited by several factors. Based on a recent reversible amide exchange reaction, this PhD project aims at optimizing the methodology of the dynamic covalent native chemical ligation (dcNCL), in order to construct dcNCL-based dynamic covalent libraries (DCLs), which could undergo self-assembly at the mesoscopic scale by forcing the library to amplify specific constituents.In the first chapter, we give a general introduction on DCvC, and highlight the most important dynamic covalent reactions. We then describe their corresponding applications in dynamic combinatorial libraries with a particular focus on biosystems involving peptides and proteins. In the second chapter, we first recall the principles of dcNCL as initially reported by our group in 2014. Then, we focus on the various parameters which govern dcNCL in order to optimize the reaction conditions first on some model peptides and then on small molecules. Overall, this chapter provides an optimum protocol to achieve dcNCL in various environmental conditions. In the third chapter, we describe the first application of our methodological approach to complex dynamic libraries containing simultaneously hydrophilic and hydrophobic building blocks, leading to the amplification of a particular type of supramolecular self-assembly. Overall, this thesis describes the methodological optimization of dcNCL and its use in DCLs for the selection of self-assembled nanostructures. It provides experimental evidences for the extension of this new dynamic covalent bond into various applications.