Conception de métalloenzymes artificielles par mutation fonctionnelle de protéines : accès à de nouveaux catalyseurs énantiosélectifs – ARTZYMES

D’importants intermédiaires de synthèse sont obtenus industriellement par des procédés biocatalytiques impliquant des microorganismes ou des enzymes isolées. Ces procédés fournissent en particulier un accès efficace à des molécules chirales dans des conditions douces, éco-compatibles. Toutefois, le nombre de réactions catalysées par des biocatalyseurs demeure limité à des transformations chimiques simples. En parallèle, la catalyse par des complexes de métaux de transition permet aussi l’accès à la synthèse de molécules chirales de manière énantiosélective et ce, grâce à l’utilisation de ligands chiraux. Toutefois, bien que la palette de réactions catalysées par des complexes de métaux de transition soit large, les conditions réactionnelles utilisées impliquent le plus souvent l’utilisation de solvants organiques et ne sont pas éco-compatibles.

Le projet de recherche que nous proposons consiste à concevoir, caractériser et évaluer des systèmes catalytiques éco-compatibles obtenus par mutation fonctionnelle de protéines résultant de l’introduction contrôlée dans des protéines hôte d’espèces métalliques constituant des cofacteurs artificiels présentant des propriétés catalytiques reconnues. Notre stratégie est ainsi de combiner les avantages reconnus des biocatalyseurs et des catalyseurs métalliques avec possiblement des effets synergiques. Ces architectures hybrides dénommées métalloenzymes artificielles devraient permettre (1) d’éviter la synthèse de ligands sophistiqués en utilisant la protéine comme source de chiralité, celle-ci fournissant une seconde sphère de coordination bien définie autour du centre métallique, (2) de faciliter la récupération / le recyclage du catalyseur et (3) d’introduire de nouvelles méthodologies pour préparer des composés chiraux dans des conditions douces.

Ce projet se focalisera sur la conception et la synthèse des cofacteurs métalliques artificiels, leur introduction dans des protéines hôte, la caractérisation des espèces hybrides ainsi formées et finalement à l’étude de leurs propriétés catalytiques. Tout en se situant en recherche fondamentale, ce projet tiendra compte dans ses objectifs des besoins exprimés par la recherche pharmaceutique en termes de procédés chimiques respectueux de l’environnement.