Le défi de la réactivité de la liaison phosphoester: des conditions abiotiques aux premiers catalyseurs biologiques

The challenge of phosphoester bond reactivity: from abiotic conditions to the first biological catalysts

• Auteur / Autrice : Olaia Anton
• Direction : Guillaume Stirnemann
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie Physique
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2023
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Processus d'Activation Sélectif par Transfert d'Énergie Uni-électronique ou Radiatif
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Chimie Théorique
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Ecole normale supérieure

Mots clés

Mots clés libres

Dynamique moléculaire

Réseaux de neurones profonds

Simulations mixtes classique/quantique

Échantillonnage avancé

Molecular dynamics

Deep neural networks

Mixed classical/quantum simulations

Advanced sampling

Résumé

L'acide ribonucléique (ARN) apparait comme un candidat très probable en tant que première biomolécule à être apparue, dans la mesure où il peut assurer les fonctions modernes de l'ADN et des protéines. Pour autant, la transition entre des nucléotides isolés, que les chimistes de synthèse réussissent à obtenir en conditions compatibles avec un monde abiotique, et un système vivant primitif autoréplicatif, reste largement inexpliquée. Lors de cette thèse, nous bénéficierons de l'expertise du laboratoire sur ces thématiques pour étudier l'influence de groupes activateurs et/ou catalyseurs sur la création de la liaison chimique clé, la liaison phosphoester, qui permet de lier les monomères d'ARN entre eux, et nous étudierons également des ribozymes modèles, probablement à la base des premiers systèmes autoréplcitifs. Pour ceux-ci, nous chercherons à comprendre comment l'environnement chimique et physique permet de moduler l'équilibre entre la formation et la rupture de la liaison phosphoester.

Ribonucleic acid (RNA) appears as a highly likely candidate for the first biomolecule to have appeared, as it can perform the modern functions of DNA and proteins. However, the transition from isolated nucleotides, which synthetic chemists have been able to obtain under conditions compatible with an abiotic world, to a self-replicating primitive living system, remains largely unexplained. In this thesis, we will benefit from the laboratory's expertise in these areas to study the influence of activating and/or catalyzing groups on the creation of the key chemical bond, the phosphoester bond, which binds RNA monomers together, and we will also study model ribozymes, probably at the basis of the first self-replicating systems. For these, we will seek to understand how the chemical and physical environment can modulate the balance between the formation and cleavage of the phosphoester bond.