L’arabinofuranosidase CtAraf51 : un biocatalyseur plastique et polyvalent pour la synthèse de galactofuranoconjugués

The arabinofuranosidase CtAraf51 : a plastic and versatile biocatalyst for the synthesis of galactofuranoconjugates

• Auteur / Autrice : Quentin Pavic
• Direction : Laurent Legentil, Sylvain Tranchimand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 20/12/2018
• Etablissement(s) : Rennes, Ecole nationale supérieure de chimie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Chimiques de Rennes
• Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Jury : Président / Présidente : Mirjam Czjzek
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Legentil, Sylvain Tranchimand, Mirjam Czjzek, Sébastien Fort, Caroline Rémond, Loïc Lemiègre
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sébastien Fort, Caroline Rémond

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biocatalyse

Mots clés libres

Galactofuranoconjugués

Thioglycoligase

Α-L-Arabinofuranosidase

Galactofuranoconjugates

Thioglycoligase

Α-L-Arabinofuranosidase

Biocatalysis

Résumé

Les galactofuranoconjugués, bien que xénobiotiques chez les mammifères, sont des constituants cruciaux de la paroi cellulaire de nombreux micro-organismes pathogènes. La présence de ces motifs font des galactofuranoconjugués des cibles de choix pour le développement d’outils de lutte ou de diagnostic contre ces micro-organismes et leurs maladies associées. Au cours de ces travaux de thèse, une nouvelle stratégie de synthèse utilisant une α-Larabinofuranosidase, capable de reconnaître un mime du motif D-galactofuranose a été utilisée, la CtAraf51 de Ruminiclostridium thermocellum. Des premiers travaux de mutagénèse ont été entrepris, afin d’améliorer l’affinité de l’enzyme pour le motif non naturel D-Galf, sur trois résidus acides aminés de la poche catalytique, identifiés par des études de modélisation. La création de banques de mutants, le criblage de leur activité et la détermination des paramètres cinétiques nous ont permis d’identifier plusieurs mutants à fort potentiel pour le développement d’une néogalactufuranosidase. Dans le but d’étendre l’activité de l’enzyme à d’autres réactions que l’hydrolyse, l’autocondensation et la transglycosylation, un second axe de recherche a été exploré. La mise au point d’une réaction standard à partir du mutant thioglycoligase et le crible d’accepteurs nucléophiles ont permis d’identifier de nouvelles réactions de thioligation et d’acylation. Enfin les deux axes de recherche ont été mis en commun et ont permis de synthétiser de nouveaux S- et O-galactofuranoconjugués de manière efficace par voie biocatalytique.

Galactofuranoconjugates, while xenobiotic in mammals, are crucial constituents on the cell walls of pathogenic microorganisms. The presence of these patterns, in these microorganisms, makes them molecular targets for the development of tools to fight or prevent the associated diseases. This work describes a new strategy to access galactofuranoconjugates mimetic, using an α-Larabinofuranosidase, the CtAraf51 from Ruminiclostridium Thermocellum. Initial mutagenesis work was undertaken, to improve the affinity of the enzyme for the unnatural DGalf motif. Three amino acid residues in the catalytic pocket were identified by modeling studies and subsequently mutated. The screening of activity of the resulting mutants and the determination of kinetic parameters allowed us to identify several mutants with high potential for the development of a néogalactufuranosidase. A second area of research has been explored with the aim to extend the activity of the enzyme to others reactions than hydrolysis, self-condensation and transglycosylation. The optimization of standard condition from the thioglycoligase mutant and the screening of nucleophilic acceptors has led to the identification of new thioligation and acylation reactions. Finally, the two previous researches were combined in order to synthesize new S- and Ogalactofuranoconjugates in an efficient way.