DS10 - Défi des autres savoirs

Synthèse et séquençage de macromolécules contenant de l'information – 00111001

Résumé de soumission

L’objectif principal du projet 00111001 est de développer des polymères synthétiques contenant des messages codés par leurs unités monomères. Cette propriété existe dans la nature puisque le message génétique est codé sur des chaînes d’ADN, mais n’a pas encore été recréée sur des polymères synthétiques. Dans le cadre de ce projet, un code moléculaire de type binaire sera formé sur des chaînes macromoléculaires non-naturelles à l’aide de monomères modèles définis arbitrairement comme bit-0 ou bit-1. En particulier, des polymères codés contenant des liaisons répétitives de type alcoxyamine seront préparés. En effet, les partenaires du projet ont récemment découvert que l’emploi de fonctions alcoxyamines présente de nombreux avantages : (i) la chimie des nitroxydes accélère et facilite la synthèse des polymères codés, (ii) les fonctions alcoxyamines simplifient le séquençage par spectrométrie de masse et (iii) les polymères formés sont dynamiques et leur séquences peuvent être éventuellement manipulées. Ces polymères seront préparés par voie itérative sur des supports solides ou solubles. En particulier, trois voies de synthèse seront étudiées dans ce projet pour la construction de polymères codés contenant des alcoxyamines tels que des poly(alcoxyamine amide)s ou des poly(alcoxyamine phosphodiester)s. Pour chaque voie de synthèse des monomères à façon seront synthétisés et étudiés. En particulier l’équipe de Didier Gigmes à Marseille synthétisera des nitroxydes pouvant être utilisés dans cette approche. La synthèse macromoléculaire sera étudiée par l’équipe de Jean-François Lutz à Strasbourg. En particulier, cette chimie sera automatisée à l’aide d’une plate-forme combinatoriale de synthèse et d’un synthétiseur automatisé.

Le séquençage de ces polymères codés sera également étudié dans ce projet. En particulier, des méthodes de séquençage inspirées par les technologies utilisées en génomique et en protéomique seront testées. Par exemple, les séquences seront étudiées par spectrométrie de masse tandem (MS/MS), par la méthode MS3 et par spectrométrie de mobilité ionique par l’équipe de Laurence Charles à Marseille ainsi que par RMN à haut champ par l’équipe de Marc-André Delsuc à Strasbourg. De plus, de nouveaux outils de séquençage tel que le 2D-FTICR-MS seront étudiés par les équipes de Delsuc et Charles. Avant de rédiger ce projet, des études préliminaires ont montré que le séquençage des polymères est facilité par la présence de liaisons alcoxyamines fragiles dans leurs chaînes. Par exemple, ces points de fragilité simplifient grandement le séquençage MS/MS. Dans le cadre du projet 00111001, des polymères contenant différents types de liaisons alcoxyamines seront préparés et séquencés. Cette étude devrait permettre de corréler la structure moléculaire des polymères à leur « lisibilité ». Enfin, la possibilité « d’effacer » les codes moléculaires inscrits sur les chaînes sera étudiée dans ce projet. En effet, les poly(alcoxyamine amide)s sont sensibles à la température et deviennent dynamiques quand ils sont chauffés. De plus, des monomères photosensibles seront préparés dans ce projet. Ainsi, l’information inscrite sur les chaînes pourra être manipulée par chauffage ou sous irradiation lumineuse. Les vitesses et les mécanismes de dégradation seront étudiés en détail dans ce projet. Dans l’ensemble, le projet 00111001 devrait permettre de développer une toute nouvelle classe de macromolécules synthétiques.

Coordination du projet

Jean-François Lutz (Institut Charles Sadron)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

IGBMC Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire
ICR - AMU Institut de Chimie Radicalaire, UMR 7273
CNRS ALSACE ICS-UPR22 Institut Charles Sadron

Aide de l'ANR 642 200 euros
Début et durée du projet scientifique : octobre 2016 - 48 Mois

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