Analogues polypeptides intelligents de la protéine fluorescente verte

Stimuli-responsive polypeptide mimics of green fluorescent protein Sous

• Auteur / Autrice : Sifan Ji
• Direction : Colin Bonduelle, Sébastien Lecommandoux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Polymères
• Date : Soutenance le 04/02/2025
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques (Bordeaux) - Laboratoire de Chimie des Polymères Organiques
• Jury : Président / Présidente : Jean-Baptiste Verlhac
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Delphine Chan-Seng, Ludovic Jullien, Céline Olivier, Hua Lu, Chloé Grazon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Delphine Chan-Seng, Ludovic Jullien
• DOI : 10.70675/4189cfd2z11c3z4a77zb94fzd2bfff162e5c

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéine fluorescente verte

Polypeptides biosynthétiques

Polymérisation par ouverture de cycle

Mots clés libres

Stimuli-répondant

Polypeptide

Protéine fluorescente verte

Encombrement moléculaire

Stimuli-responsive

Polypeptide

Green fluroescent protein

Molecular crowding

Résumé

La protéine fluorescente verte (GFP) s'est imposée comme une sonde fluorescente unique qui trouve des applications dans le domaine des sciences de la vie. La découverte et le développement de la GFP ont été dûment récompensés par le prix Nobel de chimie en 2008. La protéine se compose d'un chromophore central, intégré dans une chaîne polypeptidique hélicoïdale et encapsulé dans une cage protéique. Ces dernières années, des fluorophores synthétiques analogues au chromophore de la GFP ont été développés dans le but d'imiter les propriétés de fluorescence de la protéine et de ses dérivés. Ces fluorophores synthétiques sont développés à l'aide de la chimie des imidazolinones et ont été conçus pour présenter une émission de fluorescence modulable. Néanmoins, jusqu'à présent, l'influence du squelette macromoléculaire sur leur fluorescence n'a pas vraiment été étudiée. Dans ce contexte, l'objectif de ce projet doctoral a été de développer des analogues polypeptidiques de la protéine fluorescente verte en utilisant la polymérisation par ouverture de cycle (ROP) de Ncarboxyanhydrides (NCA). Ce processus de polymérisation produit des polypeptides qui suscitent beaucoup d'intérêt car ce sont des polymères synthétiques qui ressemblent aux protéines. Les fonctions imidazolinones ont été incorporées aux polymères soit lors de l'étape d'amorçage, soit lors d'une modification par greffage post-polymérisation. Les polypeptides inspirés de la GFP ont ainsi présenté une fluorescence intelligente dans des essais in vitro et in vivo en réponse à des stimuli externes. Les études approfondies menées sur ces polypeptides fluorescents ont révélé leur potentiel pour des applications dans les domaines de la bio-imagerie et de la bio-détection.

Green fluorescent protein (GFP) has emerged as a unique fluorescent probe with applications in the field of life science. The discovery and subsequent development of GFP were duly rewarded with the 2008 Nobel Prize in Chemistry. The protein is comprised of a central chromophore, which is embedded within a helical polypeptide chain, and is encapsulated by a protein cage. In recent years, synthetic fluorophores analogous to the GFP chromophore have been developed with the objective of mimicking the fluorescence properties of the protein and its derivatives. These synthetic fluorophores are developed using imidazolinone chemistry and have been designed to exhibit tunable fluorescence emission. Nevertheless, thus far, there has been a lack of investigation into the influence of the macromolecular backbone on their fluorescence. In this context, the objective of this doctoral project was to develop polypeptide mimics of green fluorescent protein through the ring-opening polymerization (ROP) of N-carboxyanhydrides (NCAs). This polymerization process yields polypeptides that have been the subject of considerable attention as a promising family of protein-like polymers. The imidazolinone moieties were incorporated into the polypeptide scaffolds during either the initiation step or a post-polymerization modification. The GFP-inspired polypeptides exhibited fluorescence in both in vitro and in vivo assays in response to external stimuli. The comprehensive studies conducted on these stimuli-responsive fluorescent polypeptides have revealed their significant potential as a means of advancing intelligent polymeric systems with promising applications in the fields of bioimaging and biosensing.