Novel transaminases and development of innovative and highly selective enzymatic processes for the synthesis of chiral amines and aminoalcohols - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2021

Novel transaminases and development of innovative and highly selective enzymatic processes for the synthesis of chiral amines and aminoalcohols

Nouvelles transaminases et procédés multienzymatiques innovants pour la synthèse hautement sélective d’amines et d’aminoalcools chiraux

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1
Léa Gourbeyre
  • Function : Author
  • PersonId : 1199004
  • IdRef : 26614537X

Abstract

This thesis had two main objectives. On the one hand, the search for new ATA via the screening of enzyme libraries from biodiversity and on the other hand the development of new biocatalytic processes associating AL and TA. We have developed two original screening assays allowing the high-throughput screening of TA collections against a variety of amine donor and acceptor substrates. These assays were implemented to screen TA collections constructed by genome mining in collaboration with the Génoscope institute of Evry. From the pool of hits, a sub-collection of 41 ATAs was constituted for further studies. Within this sub-collection, 7 ATA with remarkable properties were purified and extensively characterised. The screening of these different groups of TAs was carried out within the framework of collaborations. This made possible to demonstrate the interest of these new biocatalysts for the synthesis of chiral amines. For example, a very efficient and highly enantioselective synthesis of an amine was achieved on a gram scale. Preliminary molecular modelling work confirmed the sequence-structure-activity relationships of these new ATA. In addition, an important part of this research work was devoted to the development of linear or cyclic AL-TA cascades for the synthesis of a variety of γ-amino alcohols. This work allowed us to prepare a new analogue of 4-hydroxyproline, two new stereoisomers of D-4-hydroxyglutamic acid, the (2S,3R,4S) isomer of 4-hydroxyisoleucine and two analogues of this molecule. The development of these processes allowed us to elucidate the different factors responsible for controlling the stereoselectivity of the AL-TA cyclic cascades.
Ce travail de thèse avait deux objectifs principaux. D’une part, la recherche de nouvelles ATA via le criblage de banques d’enzymes issues de la biodiversité et d’autre part le développement de nouveaux procédés biocatalytique associant AL et TA. Nous avons développé deux tests de criblages originaux permettant le criblage haut débit des collections de TA envers une variété de substrats donneurs d’amines et d’accepteurs. Ces tests ont été mis en œuvre pour cribler des collections de TA construites par exploration génomique dans le cadre d’une collaboration avec le Génoscope d’Evry. Parmi l’ensemble des hits, une sous collection de 41 ATA a été constituée pour des études plus approfondies. Au sein de cette sous collection, 7 ATA aux propriétés remarquables ont été purifiées et largement caractérisées. Le criblage de ces différents groupes de TA a été mis en œuvre dans le cadre de collaborations et a notamment permis de démontré l’intérêt de ces nouveaux biocatalyseurs pour la synthèse d’amines chirales. Par exemple, un procédé de synthèse très efficace et hautement énantiosélectif d’une amine a été réalisée à l’échelle du gramme. Des travaux préliminaires de modélisation moléculaire ont confirmé les relations séquence-structure-activité de ces nouvelles ATA. Un part importante de ce travail de recherche a été consacré à la mise au point de cascades linéaires ou cycliques AL-TA pour la synthèse d’une variété de γ-aminoalcools. Ces travaux nous ont permis de préparer un nouvel analogue de la 4-hydroxyproline, deux nouveaux stéréisomères de l’acide D-4-hydroxyglutamique, l’isomère (2S,3R,4S) de la 4-hydroxyisoleucine ainsi que deux analogues de cette molécule. La mise au point de ces procédés nous a permis d’élucider les différents facteurs responsables du contrôle de la stéréosélectivité des cascades cycliques AL-TA.
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Dates and versions

tel-03888041 , version 1 (07-12-2022)

Identifiers

  • HAL Id : tel-03888041 , version 1

Cite

Léa Gourbeyre. Nouvelles transaminases et procédés multienzymatiques innovants pour la synthèse hautement sélective d’amines et d’aminoalcools chiraux. Chimie organique. Université Clermont Auvergne, 2021. Français. ⟨NNT : 2021UCFAC113⟩. ⟨tel-03888041⟩
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