Nouvelles stratégies de bioconjugaison de protéines natives

New bioconjugation strategies for native proteins

• Auteur / Autrice : Charlotte Sornay
• Direction : Alain Wagner
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie biologique et thérapeutique
• Date : Soutenance le 05/02/2021
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chémo-biologie synthétique et thérapeutique (Strasbourg ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Sarah Cianférani-Sanglier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jieping Zhu, Guilhem Chaubet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gonçalo Bernardes, Sébastien Papot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réactions multicomposants

Protéines -- Dénaturation (chimie)

Produits de contraste iodés

Médicaments

Anticorps

Biochimie

Mots clés libres

Anticorps

Bioconjugaison

Delivrance de médicaments

Iodes hypervalents

Modification de protéines

Reactionc multi-composantes

Antibodies

Bioconjugaison

Drug-delivery

Hypervalent iodines

Multicomponent reactions

Protein modifications

Résumé

Au cours des dernières décennies, les méthodes permettant la modification chémo- et régiosélectives de protéines ont été les objets de nombreux travaux, en particulier dans le domaine thérapeutique. Bien que les modifications site-sélective aient été jusqu’alors limitées aux protéines d’ingénierie, réaliser de telles modifications sur des protéines natives devient possible grâce à des méthodes émergentes permettant la fonctionnalisation contrôlée de différents acides aminés. Les travaux présentés dans cette thèse ont pour objet le développement de nouvelles méthodes chimiques pour la modification de protéines natives. La première partie décrit l’utilisation d’iodes hypervalents pour le marquage des cystéines. L’optimisation minutieuse du réactif a permis de réaliser des conjugaisons rapides et sélectives des thiols. Ensuite, nous nous sommes inspirés des méthodes dites de ligature chimique pour conjuguer des résidus lysine de manière régiosélective à la suite d’une étape de pré-conjugaison de résidus cystéine. Enfin, nous avons développé une nouvelle méthode de conjugaison site-sélective mettant en œuvre la réaction de Ugi pour conjuguer simultanément les groupements amine et carboxylate des chaînes latérales de résidus lysine et aspartate/glutamate voisins.

Over the past decades, chemoselective and in particular, site-selective methods for the modification of proteins have been the subjects of intense studies, with a special emphasis on therapeutic applications. While protein engineering techniques have facilitated site-selective modification of proteins, methods to achieve the same results from native proteins are starting to bear fruits, allowing the controlled functionalization of various types of amino acids. This work is devoted to the development of new chemical strategies for the modification of native proteins. The first part describes the use of hypervalent iodines for the labelling of cysteines residues. Fine tuning of the reagent enabled extremely fast conjugation, with excellent thiol-selectivity. In a second part, we describe a strategy inspired by native chemical ligation that allows regioselective lysine-conjugation after pre-conjugation to cysteine residues. Finally, we set to employ the Ugi reaction as a novel site-selective method, with the aim of simultaneously conjugating the side-chain amine and carboxylate groups of two neighboring lysines and aspartate/glutamate residues.