Synthèse chimio-enzymatique de sondes moléculaire pour la caractérisation de protéines affines des chitinoligosaccharides

Chitinoligosaccharides (COs) play major roles in plants. While long COs (6-8 saccharide units) are elicitors activating plant defense mechanisms against pathogenic microorganisms, short COs (4-5 saccharide units) would participate in the establishment of symbioses with beneficial microorganisms allowing better assimilation of soil nutrients. Identifying the receptors involved in these processes to understand how plants discriminate these signal molecules requires having access to pure molecules with well-defined degrees of polymerization. In this thesis, we focused on the synthesis of well-defined COs and their modification to obtain new affinity probes. For this purpose, a design of experiments was developed in order to optimize the production of COs and more particularly of long ones by enzymatic hydrolysis of chitin with a commercial enzyme, hen egg-white lysozyme. Subsequently, a new type of affinity-based probe allowing the specific labeling of CO-binding proteins has been developed. We have shown for the first time that triazinyl glycosides can be effectively used to introduce a fluorescent group on an oligosaccharide-binding protein without any external chemical or physical activation. After demonstrating the proof of concept with lectins, a fluorescent activity-based probe allowing continuous assay of chitinases and their labeling at the same time was synthesized. These new tools offer exciting perspectives for the characterization of CO receptors in plants as well as for the discovery of new lectins and carbohydrate-active enzymes.Les oligosaccharides de chitine (COs) jouent des rôles majeurs chez les plantes. Alors que les COs longs (6-8 unités saccharidiques) sont des éliciteurs c’est-à-dire qu’ils activent leurs mécanismes de défenses vis-à-vis de microorganismes pathogènes, les COs courts (4-5 unités saccharidiques) participeraient à l’établissement de symbioses avec des microorganismes bénéfiques permettant une meilleure assimilation des nutriments du sol. Afin de mieux comprendre comment les plantes discriminent ces signaux moléculaires, il est nécessaire de disposer de molécules pures aux structures chimiques parfaitement contrôlées pour caractériser les récepteurs protéiques mis en jeu. Dans le cadre de cette thèse nous nous sommes intéressés à la synthèse de COs de degré de polymérisation contrôlé et leur modification pour obtenir de nouvelles sondes d’affinité. Pour cela un plan d’expérience a été développé afin d’optimiser la production de COs et plus particulièrement d’oligosaccharides longs par hydrolyse enzymatique de chitine avec une enzyme commerciale, le lysozyme du blanc d’œuf. Par la suite, un nouveau type de sonde d’affinité permettant le marquage spécifique de protéines affines des COs a été mis au point. Nous avons en effet montré pour la première fois que des glycosides de triazinyle peuvent être efficacement utilisés pour introduire un groupe fluorescent sur une protéine interagissant avec l’oligosaccharide sans aucune activation chimique ou physique extérieure. Après avoir démontré la preuve de concept avec des lectines, une sonde d’activité permettant de mesurer l’activité de chitinases par fluorescence et de réaliser leur marquage dans le même temps a été synthétisée. Ces nouveaux outils devraient permettre de progresser dans la caractérisation des récepteurs de COs chez les plantes mais également permettre à terme de découvrir de nouvelles protéines lectines ou enzymes qui interagissent avec les sucres

Chemo-enzymatic synthesis of affinity-based probes for the study of chitin-binding proteins.

Les oligosaccharides de chitine (COs) jouent des rôles majeurs chez les plantes. Alors que les COs longs (6-8 unités saccharidiques) sont des éliciteurs c’est-à-dire qu’ils activent leurs mécanismes de défenses vis-à-vis de microorganismes pathogènes, les COs courts (4-5 unités saccharidiques) participeraient à l’établissement de symbioses avec des microorganismes bénéfiques permettant une meilleure assimilation des nutriments du sol. Afin de mieux comprendre comment les plantes discriminent ces signaux moléculaires, il est nécessaire de disposer de molécules pures aux structures chimiques parfaitement contrôlées pour caractériser les récepteurs protéiques mis en jeu. Dans le cadre de cette thèse nous nous sommes intéressés à la synthèse de COs de degré de polymérisation contrôlé et leur modification pour obtenir de nouvelles sondes d’affinité. Pour cela un plan d’expérience a été développé afin d’optimiser la production de COs et plus particulièrement d’oligosaccharides longs par hydrolyse enzymatique de chitine avec une enzyme commerciale, le lysozyme du blanc d’œuf. Par la suite, un nouveau type de sonde d’affinité permettant le marquage spécifique de protéines affines des COs a été mis au point. Nous avons en effet montré pour la première fois que des glycosides de triazinyle peuvent être efficacement utilisés pour introduire un groupe fluorescent sur une protéine interagissant avec l’oligosaccharide sans aucune activation chimique ou physique extérieure. Après avoir démontré la preuve de concept avec des lectines, une sonde d’activité permettant de mesurer l’activité de chitinases par fluorescence et de réaliser leur marquage dans le même temps a été synthétisée. Ces nouveaux outils devraient permettre de progresser dans la caractérisation des récepteurs de COs chez les plantes mais également permettre à terme de découvrir de nouvelles protéines lectines ou enzymes qui interagissent avec les sucres.Chitinoligosaccharides (COs) play major roles in plants. While long COs (6-8 saccharide units) are elicitors activating plant defense mechanisms against pathogenic microorganisms, short COs (4-5 saccharide units) would participate in the establishment of symbioses with beneficial microorganisms allowing better assimilation of soil nutrients. Identifying the receptors involved in these processes to understand how plants discriminate these signal molecules requires having access to pure molecules with well-defined degrees of polymerization. In this thesis, we focused on the synthesis of well-defined COs and their modification to obtain new affinity probes. For this purpose, a design of experiments was developed in order to optimize the production of COs and more particularly of long ones by enzymatic hydrolysis of chitin with a commercial enzyme, hen egg-white lysozyme. Subsequently, a new type of affinity-based probe allowing the specific labeling of CO-binding proteins has been developed. We have shown for the first time that triazinyl glycosides can be effectively used to introduce a fluorescent group on an oligosaccharide-binding protein without any external chemical or physical activation. After demonstrating the proof of concept with lectins, a fluorescent activity-based probe allowing continuous assay of chitinases and their labeling at the same time was synthesized. These new tools offer exciting perspectives for the characterization of CO receptors in plants as well as for the discovery of new lectins and carbohydrate-active enzymes

Unprecedented Affinity Labeling of Carbohydrate-Binding Proteins with s -Triazinyl Glycosides

International audienc

Mercury thioarsenate glasses: a hybrid chain/ pyramidal network

International audienceVery little is known about mercury chalcogenide glasses. Using Raman spectroscopy and DFT modelling, we show that the (HgS)x(As2S3)1-x glasses, 0.0 ≤ x ≤ 0.5, form a hybrid Hg–S chain/As–S pyramidal network, highly unusual for metal chalcogenide glasses. This network is evidenced by Hg–S stretching modes at 300 and 370 cm-1 and an As–S spectral envelope centred at 340 cm-1. The decreasing glass transition temperature is consistent with a gradual substitution of more rigid corner-sharing CS-AsS3/2 pyramids by flexible (HgS2/2)n chain fragments. Nevertheless we cannot exclude completely the presence of a small fraction of HgS4/4 tetrahedral units. A non-monotonic change in electronic transport properties and metacinnabar ß-HgS traces detected using neutron diffraction in large x = 0.5 samples support the dual structural role of mercur

Synthesis and properties of new CdSe–AgI–As2Se3 chalcogenide glasses

International audienceThe glass-forming region in the pseudo-ternary CdSe–AgI–As2Se3 system was determined. Measure- ments including differential scanning calorimetry (DSC), density, and X-ray diffraction were performed. The effect resulting from the addition of CdSe or AgI has been highlighted by examining three series of different base glasses. The characteristic temperatures of the glass samples, including glass transition (Tg), crystallisation (Tx), and melting (Tm) temperatures are reported and used to calculate their ∆T = Tx -Tg and their Hruby, Hr = (Tx -Tg)/(Tm-Tx), criteria. Evolution of the total electrical conductivity s and the room temperature conductivity s298 was also studied. The terahertz transparency domain in the 50–600 cm 1 region was pointed for different chalcogenide glasses (ChGs) and the potential of the THz spectroscopy was suggested to obtain structural information on ChGs

Optimizing Chitin Depolymerization by Lysozyme to Long-Chain Oligosaccharides

International audienceChitin oligosaccharides (COs) hold high promise as organic fertilizers in the ongoing agro-ecological transition. Short- and long-chain COs can contribute to the establishment of symbiotic associations between plants and microorganisms, facilitating the uptake of soil nutrients by host plants. Long-chain COs trigger plant innate immunity. A fine investigation of these different signaling pathways requires improving the access to high-purity COs. Here, we used the response surface methodology to optimize the production of COs by enzymatic hydrolysis of water-soluble chitin (WSC) with hen egg-white lysozyme. The influence of WSC concentration, its acetylation degree, and the reaction time course were modelled using a Box–Behnken design. Under optimized conditions, water-soluble COs up to the nonasaccharide were formed in 51% yield and purified to homogeneity. This straightforward approach opens new avenues to determine the complex roles of COs in plants

Mercury Sulfide Dimorphism in Thioarsenate Glasses

International audienceCrystalline mercury sulfide exists in two drastically different polymorphic forms in different domains of the P,T-diagram: red chain-like insulator α-HgS, stable below 344 °C, and black tetrahedral narrow-band semiconductor β-HgS, stable at higher temperatures. Using pulsed neutron and high-energy X-ray diffraction, we show that these two mercury bonding pattern are present simultaneously in mercury thioarsenate glasses HgS-As2S3. The population and interconnectivity of chain-like and tetrahedral dimorphous forms determine both the structural features and fundamental glass properties (thermal, electronic, etc.). DFT simulations of mercury species and RMC modelling of high-resolution diffraction data provide additional details on local Hg environment and connectivity implying the (HgS2/2)m oligomeric chains (1 ≤ m ≤ 6) are acting as a network former while the HgS4/4-related mixed agglomerated units behave as a modifie