C35 bacterial triterpenoids of hopane series : biosynthesis of the C5 side chain

par Wenjun Liu

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Michel Rohmer.

Soutenue le 22-01-2013

à Strasbourg , dans le cadre de École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg) , en partenariat avec Institut de chimie (Strasbourg) (laboratoire) .

Le président du jury était Stéphane Vincent.

Le jury était composé de Philippe Schaeffer.

Les rapporteurs étaient Erwan Poupon.

  • Titre traduit

    Triterpénoïdes bactériens en C35 de série hopane : biosynthèse de la chaîne latérale


  • Résumé

    Les bactériohopanepolyols (BHPs) en C35 sont les principaux hopanoïdes trouvés chez les bactéries. Ces composés présentent une chaîne latérale polyhydroxylée en C5 liée par une liaison carbone/carbone au groupement isopropyle du squelette hopane. Ils présentent de nombreuses variations structurales au niveau de la chaîne latérale qui apportent des informations taxonomiques et physiologiques. Le bactériohopanetétrol (BHT) et l’aminobactériohopanetriol sont les composés majoritaires. En outre, ces deux BHPs seront les parents de la plupart des BHPs complexes. L'élucidation de la biosynthèse de la chaîne latérale en C5 des hopanoïdes est donc très intéressante pour une meilleure compréhension de la distribution phylogénétique et la signification biologique des BHPs.Au cours de ce travail, le ribosylhopane a été isolé pour la premier fois chez une bactérie. Cette découverte est une preuve solide confirmant le rôle du ribosylhopane comme intermédiaire dans la biosynthèse des hopanoïdes. En outre, deux gènes, impliqués dans la formation de la chaîne latérale des BHPs chez Streptomyces coelicolor, ont été caractérisés. L’adénosylhopane serait converti par une phosphorylase en ribosylhopane et une aminotransférase est nécessaire pour la formation de l’aminobactériohopanetriol du ribosylhopane. De plus, nous avons développé des synthèses concises de l’adénosylhopane et d’un isotopomère bisdeutérié. L’analogue marqué a par la suite été incorporé dans le BHT par un système acellulaire de Methylobacterium organophilum et le suivi du marquage nous a permis de démontrer l’implication de l’adénosylhopane dans la biosynthèse des hopanoïdes en C35.


  • Résumé

    C35 Bacteriohopanoids represent the majority of hopanoids produced by bacteria. They bear an additional C5 side chain linked by a carbon/carbon bond to the isopropyl group of the hopane skeleton. The C5 side chains present an impressive structural diversity and carry taxonomic and physiological information. The most common C35 bacteriohopanoids are bacteriohopanetetrol (BHT) and aminobacteriohopanetriol. Moreover, these two compounds are proposed as the parents of most complex bacteriohopanoids. Therefore, elucidation of the biosynthesis of hopanoid side chains is in great interest for a better understanding of the physiological distribution and biological importance of bacteriohopanoids.In this work, ribosylhopane was isolated for the first time from a bacterium. This discovery is a solid proof for the role of ribosylhopane as an intermediate in the biosynthesis of hopanoid side chain. In addition, two genes involved in the hopanoid production in Streptomyces coelicolor have been characterized. Adnosylhopane may be converted into ribosylhopane by a phosphorylase; and an aminotransferase is required for the formation of aminobacteriohopantriol from ribosylhopane. Moreover, we have developed a concise strategy for the hemisynthesis of adenosylhopane and a deuteriated isotopmer. The subsequent incorporation of the deuteriated adenosylhopane into BHT by a cell-free system in Methylobacterium organophilum proved that adenosylhopane is indeed a precursor of C35 bacteriohopanoids.


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