Concomitant synthesis of peptides and oligonucleotides in the presence of lipids and lipid vesicles - TEL - Thèses en ligne
Thèse Année : 2020

Concomitant synthesis of peptides and oligonucleotides in the presence of lipids and lipid vesicles

Synthèse concomitante de peptides et d'oligonucléotides en présence de lipides et de vésicules lipidiques

Résumé

Translation of nucleic acids into proteins is a key mechanism to all known forms of life. It relies on a complex biological machinery, and chemists are struggling to mimic translation under conditions that may be representative of the emergence of early forms of life from a prebiotic world. Recently, it was suggested that peptido-RNA, a family of conjugates in which a peptide is bound to an oligonucleotide through a N→5’ phosphoramidate, could provide a simple example of ribonucleotide-promoted peptide synthesis. In addition, cellular life is dependent on the formation and growth of compartments primarily based on self-assembled lipid membranes. In this work, we study the interaction of amphiphilic peptido-RNA, in which a lipophilic peptide is bound to a hydrophilic nucleotide, with membranes in three different ways. We have found that amphiphilic peptido-RNA with random or defined sequences could be formed in the presence of lipid membranes but that the latter exerted no significant influence on the reaction networks at play. In contrast, peptido-RNA with short and medium-length membranophilic peptides could durably interact with lipid membranes, providing a localization mechanism. Finally, it is envisioned that, because phosphoramidates are easily cleaved, this localization could be exploited to allow the permeation of nucleotides and short nucleic acids through membranes without the assistance of enzymes. Our results contribute to shed light on a prebiotic peptide-RNA-lipid world.
La traduction, synthèse de protéines guidée par les acides nucléiques, est un mécanisme primordial pour toutes les formes de vie connues. Elle repose sur une machinerie biologique complexe, et les chimistes peinent à proposer des alternatives crédibles dans le contexte de l’émergence du vivant. Des travaux récents suggèrent que les peptido-ARN, des conjugués formés d’un peptide et d’un oligonucléotide liés en N→5’ par un phosphoramidate, pourraient représenter un exemple simple de synthèse peptidique promue par un ribonucléotide. D’autre part, la vie cellulaire dépend de la formation et de la croissance de compartiments reposant sur des membranes lipidiques auto-assemblées. Dans cette thèse, nous étudions les interactions de peptido-ARNs amphiphiles, formés d’un peptide lipophile et d’un nucléotide hydrophile, avec des membranes lipidiques selon trois axes. Premièrement, nous avons observé la formation de peptido-ARN amphiphiles à séquences aléatoire ou définie en présence de membranes mais sans observer d’influence significative de ces dernières sur la réactivité. Cependant, des peptido-ARN à séquence peptidique membranophile courte ou moyenne interagissent durablement avec des membranes lipidiques et permettent donc un mécanisme de localisation. En raison de la labilité des phosphoramidates, nous envisageons enfin que cette localisation peut être exploitée pour permettre la pénétration de nucléotides et de petits acides nucléiques à travers des membranes sans mécanisme enzymatique. Nos résultats contribuent à l’élaboration d’un monde prébiotique reposant sur une interaction peptide-ARN-lipides.
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tel-03192647 , version 1 (08-04-2021)
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  • HAL Id : tel-03192647 , version 1

Citer

Dimitri Fayolle. Concomitant synthesis of peptides and oligonucleotides in the presence of lipids and lipid vesicles. Organic chemistry. Université Claude Bernard Lyon1, 2020. English. ⟨NNT : 2020LYSE1134⟩. ⟨tel-03192647v1⟩
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