Activation photochimique de ligands covalents et sélectifs de l'ADN G-quadruplex

Photoactivatable G-quadruplex ligands : synthesis, activation, reactivity, and biological application

• Auteur / Autrice : Charles-Henri Buffet
• Direction : Daniela Verga, Mauro Freccero, Filippo Doria, Marie-Paule Teulade-Fichou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 16/02/2024
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay en cotutelle avec Università degli studi (Pavie, Italie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Chimie (2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie et modélisation pour la biologie du cancer (Orsay, Essonne ; 2015-....) - Università degli studi (Pavie, Italie). Dipartimento di Chimica. Lab G
• Jury : Président / Présidente : Juan Xie
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thomas Lavergne, Antonio Randazzo, Paola Barbara Arimondo, Stefano Protti
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Thomas Lavergne, Antonio Randazzo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interactions ADN-ligand

Photochimie

G-quadruplexes

Mots clés libres

G-Quadruplex

Ligand G4 photoactivable

Études photochimiques

Biophysique

Biochimie

G-quadruplexes

Photoactivatable G4 ligands

Photochemical studies

Biophysics

Biochemistry

Résumé

Les G-quadruplexes sont des structures non canoniques des acides nucléiques formés au niveau de région riche en guanine et en présence d'ions potassium. Ces structures sont connues pour se former dans le génome humain (> 10 000) et semblent participer à la régulation de phénomènes biologiques.Le but du projet est de développer et étudier des ligands trifonctionnels pour les utiliser comme outils dans un protocole d'immunoprecipitation pour mieux comprendre l'accessibilité et la dynamique des G4s via une association covalente entre le ligand et la structure G4. Les ligands sont composés de i) un coeur PDC qui est capable d'interagir spécifiquement avec les G4s, ii) un groupe photoactivable capable de piéger covalemment les G4s, et iii) un alcyne terminal pour la fonctionnalisation post-piégeage par CuAAC.La première partie présente la synthèse et les études biophysiques et biochimiques des nouvelles familles de ligands G4 photoactivables. La conservation des propriétés du composé PDC vis à vis les G4s a été évalué par des expériences de FRET-melting et G4-FID. Leur capacité a générer une liaison covalente avec la structure G4 a été confirmée par gel d'électrophorèse en condition dénaturante, et les sites d'alkylations ont été identifiés par séquençage chimique et enzymatique.La seconde partie présente les études photochimiques réalisées en présence de prototypes. La nature des espèces réactives a été étudiée par Laser Flash Photolysis. Pour conclure, la photoréactivité a été étudiée en présence de different nucléosides et les adduits produits ont été caracterisés par RMN.

G-quadruplexes (G4s) are non-canonical four-stranded nucleic acid structures generated by the folding of G-rich sequences in the presence of potassium ions. G4s have been found to form in the human genome (> 10,000) and seem to play a role in the regulation of many cellular processes.The aim of this project is to develop and study trifunctional ligands that can be used in an immunoprecipitation methodology to understand more about G4 accessibility and dynamics by means of a covalent association between the G4 ligand and the G4 structure. These ligands are composed of i) the PDC core able to interact selectively with G-quadruplexes, ii) a photoactivatable moiety (benzophenone, benzyl and aliphatic diazirine, and aryl azide) able to trap covalently G-quadruplexes, and iii) a terminal alkyne for post-covalent binding functionalisation by CuAAC reaction.The first part describes the synthesis and the biophysical and biochemical studies of the two new families of photoactivatable G4 ligands (in-line and branched compounds). The conservation of the specificity of PDC toward G4s was evaluated by FRET-melting and G4-FID assays. Their ability to generate a covalent bond with the G4 structures was assessed by denaturing gel electrophoresis and the identification of the alkylation sites determined by both chemical and enzymatic sequencing experiments.The second part describes the photochemical studies performed in the presence of mimic prototypes. The nature of the reactive intermediates was studied by Laser Flash photolysis. Finally, photoreactivity was studied in the presence of different nucleosides and generated adducts were characterised by NMR.