Enzymes catalysant la formation de liaison c-c pour la conversion d'imines en amines / c-c bond[...]

Enzymes catalysant la formation de liaison C-C pour la conversion d'imines en amines // C-C bond forming enzymes to convert imines into amines: towards “aldaminases, Aubière

Université Clermont Auvergne

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Découvrir des méthodes innovantes pour la synthèse d'amines chirales est primordiale car de nombreuses molécules pharmaceutiques présentent ce motif. De plus, face aux défis du développement durable, il est impératif de proposer des procédés verts, chimio, régio et stéréo-sélectifs. La biocatalyse répond à ces exigences mais les enzymes connues pour obtenir des amines conduisent à des réactions équilibrées, ou nécessitent le recyclage de cofacteurs. Les carboligases n'ont pas ces inconvénients et permettraient également de construire le squelette carboné des molécules ciblées. De plus, elles ont un large spectre de substrats carbonyles électrophiles. Il est donc pertinent de penser qu'elles pourraient accepter des imines. Une synthase a déjà montré cette aptitude. Cependant, cette activité n'a jamais été exploitée. Dans le cas des aldolases, dont le substrat électrophile est un aldéhyde, l'objectif est d'identifier une activité promiscuitaire pour les imines. Les enzymes seront recherchées dans la biodiversité grâce à une approche bioinformatique, en privilégiant les microorganismes extrêmophiles. Des sondes moléculaires seront synthétisées pour effectuer un criblage à haut débit dans le sens de la rétroaldamination, en utilisant des tests spectrophotométriques. Les meilleurs biocatalyseurs seront évalués dans des solvants eutectiques profonds, permettant l'utilisation d'imines sensibles à l'eau. De plus, l'ingénierie enzymatique par saturation de site permettra d'améliorer ces enzymes. En présence d''aldaminases' efficaces, la synthèse de synthons essentiels à la préparation de divers produits pharmaceutiques sera envisagée. Ce projet interdisciplinaire implique deux partenaires. Le premier (ICCF) apporte une forte expertise dans l'étude des carboligases et des solvants eutectiques. Le second (CEA/Génoscope) apporte une expertise unique dans l'exploration des capacités catalytiques de la biodiversité à grande échelle. Découvrir des méthodes innovantes pour la synthèse d'amines chirales est primordiale car de nombreuses molécules pharmaceutiques présentent ce motif. De plus, face aux défis du développement durable, il est impératif de proposer des procédés verts, chimio, régio et stéréo-sélectifs. La biocatalyse répond à ces exigences mais les enzymes connues pour obtenir des amines conduisent à des réactions équilibrées, ou nécessitent le recyclage de cofacteurs. Les carboligases n'ont pas ces inconvénients et permettraient également de construire le squelette carboné des molécules ciblées. De plus, elles ont un large spectre de substrats carbonyles électrophiles. Il est donc pertinent de penser qu'elles pourraient accepter des imines. Une synthase a déjà montré cette aptitude. Cependant, cette activité n'a jamais été exploitée. Dans le cas des aldolases, dont le substrat électrophile est un aldéhyde, l'objectif est d'identifier une activité promiscuitaire pour les imines. Les enzymes seront recherchées dans la biodiversité grâce à une approche bioinformatique, en privilégiant les microorganismes extrêmophiles. Des sondes moléculaires seront synthétisées pour effectuer un criblage à haut débit dans le sens de la rétroaldamination, en utilisant des tests spectrophotométriques. Les meilleurs biocatalyseurs seront évalués dans des solvants eutectiques profonds, permettant l'utilisation d'imines sensibles à l'eau. De plus, l'ingénierie enzymatique par saturation de site permettra d'améliorer ces enzymes. En présence d''aldaminases' efficaces, la synthèse de synthons essentiels à la préparation de divers produits pharmaceutiques sera envisagée. Ce projet interdisciplinaire implique deux partenaires. Le premier (ICCF) apporte une forte expertise dans l'étude des carboligases et des solvants eutectiques. Le second (CEA/Génoscope) apporte une expertise unique dans l'exploration des capacités catalytiques de la biodiversité à grande échelle. Ce projet promet des innovations remarquables.

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Découvrir des méthodes innovantes pour la synthèse d'amines chirales est primordiale car de nombreuses molécules pharmaceutiques présentent ce motif. De plus, face aux défis du développement durable, il est impératif de proposer des procédés verts, chimio, régio et stéréo-sélectifs. La biocatalyse répond à ces exigences mais les enzymes connues pour obtenir des amines conduisent à des réactions équilibrées, ou nécessitent le recyclage de cofacteurs. Les carboligases n'ont pas ces inconvénients et permettraient également de construire le squelette carboné des molécules ciblées. De plus, elles ont un large spectre de substrats carbonyles électrophiles. Il est donc pertinent de penser qu'elles pourraient accepter des imines. Une synthase a déjà montré cette aptitude. Cependant, cette activité n'a jamais été exploitée. Dans le cas des aldolases, dont le substrat électrophile est un aldéhyde, l'objectif est d'identifier une activité promiscuitaire pour les imines. Les enzymes seront recherchées dans la biodiversité grâce à une approche bioinformatique, en privilégiant les microorganismes extrêmophiles. Des sondes moléculaires seront synthétisées pour effectuer un criblage à haut débit dans le sens de la rétroaldamination, en utilisant des tests spectrophotométriques. Les meilleurs biocatalyseurs seront évalués dans des solvants eutectiques profonds, permettant l'utilisation d'imines sensibles à l'eau. De plus, l'ingénierie enzymatique par saturation de site permettra d'améliorer ces enzymes. En présence d''aldaminases' efficaces, la synthèse de synthons essentiels à la préparation de divers produits pharmaceutiques sera envisagée. Ce projet interdisciplinaire implique deux partenaires. Le premier (ICCF) apporte une forte expertise dans l'étude des carboligases et des solvants eutectiques. Le second (CEA/Génoscope) apporte une expertise unique dans l'exploration des capacités catalytiques de la biodiversité à grande échelle. Découvrir des méthodes innovantes pour la synthèse d'amines chirales est primordiale car de nombreuses molécules pharmaceutiques présentent ce motif. De plus, face aux défis du développement durable, il est impératif de proposer des procédés verts, chimio, régio et stéréo-sélectifs. La biocatalyse répond à ces exigences mais les enzymes connues pour obtenir des amines conduisent à des réactions équilibrées, ou nécessitent le recyclage de cofacteurs. Les carboligases n'ont pas ces inconvénients et permettraient également de construire le squelette carboné des molécules ciblées. De plus, elles ont un large spectre de substrats carbonyles électrophiles. Il est donc pertinent de penser qu'elles pourraient accepter des imines. Une synthase a déjà montré cette aptitude. Cependant, cette activité n'a jamais été exploitée. Dans le cas des aldolases, dont le substrat électrophile est un aldéhyde, l'objectif est d'identifier une activité promiscuitaire pour les imines. Les enzymes seront recherchées dans la biodiversité grâce à une approche bioinformatique, en privilégiant les microorganismes extrêmophiles. Des sondes moléculaires seront synthétisées pour effectuer un criblage à haut débit dans le sens de la rétroaldamination, en utilisant des tests spectrophotométriques. Les meilleurs biocatalyseurs seront évalués dans des solvants eutectiques profonds, permettant l'utilisation d'imines sensibles à l'eau. De plus, l'ingénierie enzymatique par saturation de site permettra d'améliorer ces enzymes. En présence d''aldaminases' efficaces, la synthèse de synthons essentiels à la préparation de divers produits pharmaceutiques sera envisagée. Ce projet interdisciplinaire implique deux partenaires. Le premier (ICCF) apporte une forte expertise dans l'étude des carboligases et des solvants eutectiques. Le second (CEA/Génoscope) apporte une expertise unique dans l'exploration des capacités catalytiques de la biodiversité à grande échelle. Ce projet promet des innovations remarquables.
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Discovering cutting-edge methods for the synthesis of chiral amines is essential since many pharmaceutical molecules contain this motif. Moreover, to meet the challenges of sustainability, it is imperative to develop green, chemo-, regio- and stereo-selective processes. Biocatalysis meets these asks but the known enzymatic methods to obtain amines suffer from an equilibrium shift requirement, or the need to recycle cofactors. On the contrary, carboligases enzymes do not have these drawbacks and would also allow to build the carbon backbone of target molecules while providing access to the amino moiety. Moreover, they display a broad spectrum of electrophilic carbonyl substrates. Thus, we assume that they will also be able to accept imines. A synthase has already shown this ability. However, this activity has never been exploited in synthesis. In the case of aldolases whose natural electrophilic substrate is an aldehyde, the aim is to identify a promiscuous activity towards imines. The enzymes will be searched in the genomic biodiversity thanks to a bioinformatics approach, with a special focus on extremophilic microorganisms. Molecular probes will be synthetized to perform a high throughput screening in the retroaldamination direction using spectrophotometric assays. The best biocatalysts will be tested in deep eutectic solvents, allowing the use of water sensitive imines. Moreover, enzyme engineering by site saturation will allow to improve biocatalysts. In the presence of efficient 'aldaminases', the synthesis of essential synthons for the preparation of various pharmaceutical products will be considered. This highly interdisciplinary project involve two partners. Partner 1 (ICCF) brings a strong expertise in the study of both carboligases and eutectic solvents. Partner 2 (CEA/Genoscope) brings a unique expertise in the exploration of catalytic capacities in the biodiversity on a large scale. This project promises remarkable innovations.
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Début de la thèse : 01/11/

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ANR Financement d'Agences de financement de la recherche #J-18808-Ljbffr