Ingénierie de neo-lectines et lectines Janus

Engineering of neo-lectins and janus lectins

• Auteur / Autrice : Simona Notova
• Direction : Anne Imberty
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie structurale et nanobiologie
• Date : Soutenance le 29/06/2022
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherches sur les macromolécules végétales (Grenoble ; 1966-....)
• Jury : Président / Présidente : Marc Jamin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Imberty, Franck Fieschi, Winfried Roemer
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Birte Svensson, Richard Daniellou

Mots clés

Mots clés contrôlés

Particules Janus

Biologie de synthèse

Lectines

Mots clés libres

Biologie Structurale

Lectine

Biologie de synthèse

Synthetic biology

Structural Biology

Lectin

Résumé

La glycobiologie est un domaine des sciences naturelles en plein essor qui se concentre sur les glycanes, les glycoconjugués et les protéines de liaison aux glycanes. Les lectines sont des protéines de reconnaissance des sucres présentes dans tous les types d'organismes et elles présentent un large éventail de fonctions biologiques. Comme indiqué dans leur nom (du latin - legere - sélectionner), chaque lectines est spécifique seulement d’un groupe limité de glycanes et, afin d'assurer une affinité plus élevée, elles sont généralement multivalentes. Les lectines sont de puissants outils de profilage des glycanes et même si certaines d'entre elles ont déjà trouvé leurs applications, la découverte de nouvelles lectines est toujours souhaitable. Dans cette optique, l'implication de la biologie synthétique et de l'ingénierie des protéines est d'un grand intérêt pour la modification de l'architecture ou même de la spécificité des lectines.Différentes approches pour la découverte ou l'ingénierie des lectines sont présentées dans cette thèse. La thèse est composée de plusieurs chapitres, où l'introduction est dédiée à la description générale des lectines et de leur ingénierie pour ce qui concerne leur spécificité et leur topologie. Elle comprend une brève revue de l'ingénierie des lectines β-propeller et β-trefoil. Les résultats sont présentés dans trois articles scientifiques (préprint ou manuscrit en préparation). La première publication décrit la découverte et la caractérisation d'une nouvelle lectine formant des pores dans les membranes et présentant une spécificité pour des glyco-epitopes de cellules cancéreuses. Dans le deuxième manuscrit, une approche de biologie synthétique a été utilisée pour créer des protéines artificielles ayant la capacité de reconnaître les polysaccharides de la paroi cellulaire végétale et ainsi les utiliser comme glue dans la construction de paroi cellulaire végétale artificielle. Le troisième manuscrit généralise la stratégie des lectines Janus comme un outil universel pour la création de chimères bispécifiques avec une valence accrue. Le dernier chapitre résume les résultats obtenus et propose de nouvelles perspectives et de nouveaux défis en accordant une importance particulière à la poursuite de l'ingénierie des lectines.

Glycobiology is a rapidly growing field of natural sciences with a focus on glycans, glycoconjugates and glycan binding proteins. Lectins are sugar-binding proteins present in all types of organisms and they display wide range of biological functions. As encoded in their name (from Latin - legere – to select), each lectin is specific only to a finite group of glycans and in order to ensure higher affinity, they are generally multivalent. Lectins are powerful glycan-profiling tools and even though some of them already found their applications, the discovery of novel lectins is still desirable. In this regard, involvement of synthetic biology and protein engineering are of high interest for building of lectin architecture and tuning their specificity.Various approaches for lectin discovery or engineering are presented in this thesis. The thesis is composed of several chapters, where the introduction is dedicated to the general description of lectins and lectin engineering with the respect to their specificity and topology, including a short review on engineering of β-propeller and β-trefoil lectins. The results are presented in three scientific articles (in the format of preprint or manuscripts in preparation). The first publication describes the discovery and characterization of novel pore-forming lectin with specificity toward cancer cells glyco-epitope. In the second manuscript, synthetic biology approach was used to create artificial proteins with the ability to recognize plant cell wall polymers and to be used as glue proteins in the construction of an artificial plant cell wall. The third manuscript generalizes the Janus lectin strategy as a universal tool for creation of bispecific chimeras with increased valency. The last chapter summarizes the achieved results and propose new perspectives and challenges giving the special importance to the continuation of lectin engineering.