Development of synthetic de novo designed proteins catalyzing acyl transfer reactions

Développement de protéines synthétiques de novo catalysant le transfert de groupements acyles

Élise Naudin (1)

1 ISIS - Institut de Science et d'ingénierie supramoléculaires

The goal of this thesis is to develop a synthetic de novo enzyme for robust catalysis of acyl transfer reactions and more notably of amide bond formation between two peptides with no stringent restrictions to the amino acid composition at the ligation junction. Using peptide thioesters as acyl-donors, we demonstrated their catalyzed aminolysis concomitant with hydrolysis in various acyl transfer reactions. Libraries of analogues were chemically synthesized and proved that the environment at the catalytic site influences the reaction outcome. To further explore the modularity of our de novo protein scaffold, we designed elongated analogues and we also anticipated new emerging properties. The results obtained in this thesis represent a promising starting point for the development of efficient protein catalysts for protein labeling and peptide ligation and cyclization.

Le but de cette thèse est de développer une enzyme synthétique de novo capable de catalyser efficacement le transfert de groupes acyles, et notamment la formation de liaisons amide entre deux peptides en n’introduisant aucune restriction de séquence au niveau du site de jonction. En utilisant différents thioesters peptidiques comme substrats, nous avons démontré l’accélération des diverses réactions de transfert de groupements acyles. Des librairies d’analogues ont été synthétisées et ont permis de prouver que la composition du site catalytique a une influence sur l’issue des réactions catalysées. Grâce à la modularité de notre structure protéique, nous avons aussi conçu des analogues de forme plus allongée et envisagé l’émergence de nouvelles activités catalytiques. Les résultats obtenus représentent un point de départ prometteur vers le développement de futurs catalyseurs protéiques pour la ligation et la cyclisation de peptides ainsi que pour le marquage des protéines.

Mots clés: De novo protein design; Total synthesis of proteins; Coiled-coil helices; Enzymatic catalysis of amide bond formation

Mots clés: Conception de protéines de novo; Synthèse totale de protéines; Motif superhélice; Catalyse enzymatique de liaisons amide

Domaines: Catalyse; Chimie organique

Élise Naudin. Development of synthetic de novo designed proteins catalyzing acyl transfer reactions. Catalysis. Université de Strasbourg, 2020. English. ⟨NNT : 2020STRAF044⟩. ⟨tel-03499138⟩