Synthèse chimique sur support solide d'ARN 5'-triphosphates et 5'-coiffés

par Yann Thillier

Thèse de doctorat en Ingénérie Moléculaire

Sous la direction de Françoise Debart.


  • Résumé

    Les ARN 5'-triphosphates (TP) et 5'-coiffés sont des molécules très convoitées des biologistes pour des études structurales par cristallographie ou comme outils thérapeutiques. Actuellement, ces oligonucléotides sont produits dans de faibles quantités via des procédés enzymatiques dépendants de la nature du nucléoside situé à l'extrémité 5'. Ces travaux se sont donc inscrits dans l'enjeu majeur de mettre au point une méthode chimique sur support solide qui permette l'accès à ces ARN 5'-fonctionnalisés en quantités importantes et sans restriction de séquences.Ce manuscrit rapporte une nouvelle méthode efficace de synthèse sur support solide d'ARN 5'-TP à grande échelle indépendante du nucléotide situé à l'extrémité 5' ou de la longueur de la séquence ARN. De plus, cette stratégie a été étendue avec quelques modifications à la synthèse d'analogues enzymatiquement plus stables de type: ARN 5'-β,γ-méthylène-TP, -(α-P-thio)-TP et -(α-P-thio)-(β,γ-méthylène)-TP.Une deuxième partie présente la synthèse supportée et l'évaluation antivirale de courts adénylates 2-5A 5'-TP portant des groupements enzymolabiles de type acétalesters en position 3' du ribose. Une dernière partie est consacrée à l'élaboration de nouvelles stratégies pour la synthèse d'ARN 5-coiffés. La première approche est un procédé en deux étapes où la structure coiffe (Gppp) est ajoutée sur support solide suivie d'une N7- méthylation enzymatique en solution, alors que la seconde est une méthode plus directe entièrement chimique. Par ailleurs, le couplage chimique de la coiffe sur les ARN supportés nécessite l'emploi d'un acide de Lewis. Ainsi l'utilisation de chlorures métalliques « verts » produits à partir de métaux de transition extraits de la biomasse a été évaluée dans la réaction du couplage de la coiffe sur les ARN.

  • Titre traduit

    Solid-phase synthesis of 5’-triphosphates RNAs en and 5’-capped RNAs


  • Résumé

    5'-triphosphates RNAand 5'-capped RNA are high valuable molecules which serve as important substrates for structural and mechanistic studies or drugs. To date, these oligonucléotides are produced by enzymatic process in low yields with a weak variability of the 5'-end. To overcome this bottleneck we aimed to develop a chemical access on solid-support of these 5'-functionalized RNA in great amount without any limitations in the RNA sequence.Here, a robust, reproducible, and scalable method for the solid-phase synthesis of 5′-triphosphate RNA is presented. Furthermore, this strategy was extended to produce enzymatic resistant analogs of the triphosphate counterpart like: 5'-β,γ-methylene-TP, -(α-P-thio)-TP et -(α-P-thio)-(β,γ-methylene)-TP RNA.In a second part, the solid-phase synthesis of short adenylates 2-5A 5'-TP bearing biolabile acetalester groups on nucleosides 3'-hydroxyls and their antiviral activities are described.Finally, we focused on developing two approaches for the production of 5'-capped RNA. One is a two-steps process which consists in the coupling of the cap structure on solid-support followed by an enzymatic N7-methylation in solution while the other one is a straightforward chemical strategy. Beside, the chemical coupling of the cap moiety on solid-supported RNA requires the use of Lewis acids. Then, the ability of « green » metal chlorides prepared from phytoextracted heavy metals to promote this reaction was studied.


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