Synthèse prébiotique plausible de peptides riches en thiol : la réaction des aminothiols avec les aminonitriles

A plausible prebiotic synthesis of thiol-rich peptides : the reaction of aminothiols with aminonitriles

• Auteur / Autrice : Ibrahim Shalayel
• Direction : Yannick Vallée
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance le 17/12/2018
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Département de chimie moléculaire (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Martine Demeunynck
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yannick Vallée
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Claude Guillemin, Stéphane Perrio

Mots clés

Mots clés contrôlés

Homocystéine

Cystéine

Prébiotiques

Mots clés libres

Chimie Prebiotique

Cystéine

Homocystéine

Amidonitriles

Peptides riches en thiols

Prebiotic chemistry

Cysteine

Homocysteine

Amidonitriles

Thiol-Rich peptides

Résumé

La vie a émergé sur Terre il y a probablement 3,8 milliards d'années, sur une planète largement recouverte d'eau. Ce travail porte sur la synthèse prébiotique de peptides, en particulier de peptides riches en thiol. Nous avons étudié les réactions des aminonitriles (les premiers produits de la réaction de Strecker) avec la cystéine et l'homocystéine. Elles conduisent à la formation de cycles à 5 ou 6 chaînons qui sont ensuite hydrolysés pour donner les dipeptides correspondants (aa-Cys ou aa-Hcy). Les dipeptides contenant un thiol obtenus sont capables de favoriser la formation de chaînes peptidiques plus longues via des liaisons thioesters et de favoriser la formation de certains hétérocycles. L'homocystéine nitrile se cyclise dans l'eau pour former l'homocystéine thiolactone, qui présente une double réactivité, la thiolactone est ouverte par des amines puis on observe une condensation de l'aminothiol ainsi formé avec les nitriles. Le nitrile de cystéine et le thioester de S-éthyle de la cystéine conduisent à la formation de polycystéine, tandis que les molécules de type Cys-aa-CN donnent des polypeptides linéaires et cycliques. Nos résultats soutiennent l’hypothèse que des peptides contenant des thiols auraient joué un rôle important dans les premiers stades du développement de la vie.

Life emerged on Earth probably about 3.8 billion years ago, on a planet that was largely covered by water. This work focuses on the prebiotic synthesis of peptides, especially thiol-rich ones. We studied the reactions of aminonitriles (the first products of the Strecker reaction) with cysteine and homocysteine. These reactions lead to the formation of 5- or 6-membered rings which are then hydrolysed to give the corresponding dipeptides (aa-Cys or aa-Hcy). The obtained thiol-containing dipeptides are able to promote the formation of longer peptide chains via thioesters bonds, and to promote the formation of some heterocycles. Homocysteine nitrile cyclizes in water to form homocysteine thiolactone, which shows a double reactivity, thiolactone opening by amines followed by aminothiol condensation reaction with nitriles. Cysteine nitrile and the S-ethyl thioester of cysteine lead to the formation of polycysteine, while Cys-aa-CN molecules gives linear and cyclic polypeptides. Our results support the hypothesis that thiol-containing peptides would have been important molecules in the early stages of life development.