Chimie Bioorganique et Bioinorganique
Thème 2 (F. Avenier)
Conception et synthèse de nouveaux complexes métalliques
et étude de leurs interactions avec les biomolécules
F. Avenier, W. Ghattas, R. Ricoux
Les activités développées dans le thème 2 mettent à profit le savoir-faire internationalement reconnu du groupe en Chimie Bioinorganique pour :
- l’élaboration de systèmes biomimétiques des métalloenzymes à fer héminique (hémoprotéines : Cyt. P450, peroxydases...) et non héminique (hydroxylases mono- et bi-nucléaires à fer, méthane monooxygénase...), à partir de complexes de métaux de transition, métalloporphyrines ou complexes non porphyriniques mono- ou bi-métalliques,
- l’élaboration de métalloenzymes artificielles par insertion de complexes métalliques dans diverses protéines suivant trois stratégies : hôte-invité, cheval de Troie et fixation covalente.
Les principaux objectifs des projets développés tiennent dans l’élaboration et l’étude mécanistique de nouveaux (bio)-catalyseurs sélectifs et efficaces utilisables dans des conditions éco-compatibles (solvant = H2O, TAmb et PAtm) et qui présentent des applications potentielles en chimie fine, dépollution, énergies renouvelables et en thérapeutique/théranostique :
1- REACTIONS D'OXYDATION :
Systèmes biomimétiques des mono-oxygénases à fe r: Cytochromes P450 (P450) peroxydases et méthane mono-oxygénase (MMO).
A - Catalyser des réactions intéressantes dans des domaines variés :
-Oxydations énantiosélectives de substrat s: sulfures, aromatiques, alcènes utilisables en chimie fine (production de métabolites),
-Chimie du pétrole : oxydation des hydrocarbures
-Dépollution : oxydation de colorants toxiques, de polluants du pétrole (Dibenzothiophène) et d’aromatiques polyhalogénés.
1. Métalloenzymes artificielles pour la catalyse d’oxydations énantiosélectives (xylanases, α-Rep, β-lactoglobuline)
R. Ricoux
2. Oxydations photocatalytiques par Ru-métalloenzymes artificielles
R. Ricoux
3. Catalyseurs d’oxydation bio-inspirés pour une chimie plus respectueuse de l’environnement
F. Avenier (ANR ARTENOSYN, labEx CHARM3AT)
4. Insertion de métalloenzymes dans les “Metal Organic Frameworks“ (MOF) : nouveaux catalyseurs pour des réactions de dépollution oxydante
R. Ricoux (en collaboration avec Inst. Lavoisier Versailles, labEx CHARM3AT)
B - Réaliser l’oxydation de l’eau :
-Energies décarbonées : production de nouveaux carburants
5. Projet “mimes du photosystème II“
F. Avenier
C - Elucider certains aspects mécanistiques des mono-oxygénases à 2 fers :
2- REACTIONS ENANTIODELECTIVES :
Objectif : Elaborer de nouveaux complexes/systèmes biomimétiques et métallo-enzymes artificielles pour catalyser des réactions énantio-sélectives pour la synthèse :
- Hydrolyse de phosphodiesters
- Diels-Alder et réductions
- Création de liaisons C-C
7. Elaboration de Métalloenzymes artificielles (Artzymes) pour des applications en catalyse énantiosélective
R. Ricoux, W. Ghattas
8. Chimie de création de liaisons C-C par des enzymes (artificielles ou non) à radical SAM
R. Ricoux, W. Ghattas, F. Avenier, J.-P. Mahy (ANR Carb2zyme)
9. Mise au point d’outils de criblage de biocatalyseurs de réactions de Diels-Alder bimoléculaires
W. Ghattas (en collaboration avec le Lab. COBRA, Rouen, labExes CHARM3AT et Synorg)
3-REACTIONS POUR LE DIAGNOSTIC ET LA THERAPIE :
Objectif : Préparer des enzymes artificielles ancrées à la surface de cellule vivantes, qui soient à termes utilisables pour catalyser in vivo la révélation de pro-drogues (thérapie) et/ou de pro-sondes (imagerie, diagnostic).
10. Métalloenzymes artificielles pour la théranostique
W. Ghattas
11. Complexes modèles de β-lactamases
W. Ghattas