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Enzymes artificielles

publié le , mis à jour le

A la frontière entre catalyse organométallique et catalyse enzymatique, a récemment émergé un concept original appelé « métalloenzymes artificielles » dans lequel des macromolécules d’origine biologique (protéines, DNA) servent d’hôte à des espèces métalliques (ions, complexes de coordination ou organométalliques), pour constituer ainsi de nouveaux catalyseurs hybrides. Au laboratoire, il a été synthétisé plusieurs complexes semi-sandwich de Ru(II) et de Rh(III) incluant divers ligands diimine et présentant une fonction chimique spécifique permettant leur ancrage covalent à la cystéine 25 de la papaïne choisie comme protéine hôte. La papaïne ainsi modifiée acquiert des activités Diels-Alderase, formate deshydrogénase ou transfert hydrogénase selon le cofacteur métallique introduit.

Références

  • B. Talbi, P. Haquette, A. Martel, F. de Montigny, C. Fosse, S. Cordier, T. Roisnel, G. Jaouen, and M. Salmain. (2010) (η6-arene) ruthenium(II) complexes and metallo-papain hybrid as Lewis acid catalysts of Diels-Alder reaction in water, Dalton Trans. 39, 5605-5607.
  • P. Haquette, B. Talbi, L. Barilleau, N. Madern, C. Fosse, and M. Salmain. (2011) Chemically engineered papain as artificial formate dehydrogenase for NAD(P)H regeneration, Org. Biomol. Chem. 9, 5720 - 5727.
  • A. Chevalley, and M. Salmain. (2012) Enantioselective transfer hydrogenation of ketone catalysed by artificial metalloenzymes derived from bovine b-lactoglobulin, Chem. Commun. 48, 11984-11986.

Conception de métalloenzymes artificielles pour la catalyse asymétrique dans des conditions respectueuses de l’environnement

L’objectif de ce projet était de concevoir des métalloenzymes artificielles résultant de l’assemblage supramoléculaire entre une protéine hôte (la béta-lactoglobuline bovine, b-LG) et un complexe organométallique afin de catalyser des réactions en milieu aqueux de façon stéréosélective. Une série de complexes de Pd(II) à base de ligands pince prochiraux hémilabiles a été synthétisée dont certains ont été conçus à partir d’études de docking afin de s’assurer d’une forte affinité entre le complexe et la protéine hôte. Nous avons montré que certains de ces assemblages étaient capables de catalyser des réactions de condensation d’aldol avec induction de diastéréosélectivité en faveur du produit cis.

“Very Important Paper” L. Pocquet, N. Vologdin, G. F. Mangiatordi, I. Ciofini, O. Nicolotti, S. Thorimbert, and M. Salmain. (2017) Supramolecular anchoring of NCN-pincer palladium complexes into a beta-barrel protein host. Molecular docking and reactivity insights, Eur. J. Inorg. Chem., 3622–3634. DOI : 10.1002/ejic.201700365. Ref HAL : hal-01585231.