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Thèse Année : 2006

From NCA to peptides: new reactions of prebiotic interest and applications; stacking and electro-osmotic flow control for the analysis of peptides with capillary electrophoresis

Des N-carboxyanhydrides d'acides [alpha]-aminés (NCA) aux peptides: nouvelles réactions d'intérêt prébiotique et applications ; préconcentration et contrôle du flux électroosmotique pour l’analyse de peptides en électrophorèse capillaire.

Résumé

The first part of this work is dedicated to reactions relevant to prebiotic chemistry. In view of applicative purposes, we first examined the preparation of amino acid N-carboxyanhydrides (NCA) through nitrosation of N-carbamoylamino acids (CAA) by NO+O2. We evidenced a new, potentially prebiotic route to NCA and peptides in aqueous medium, as a result of CAA decomposition. Finally this pathway is equivalent to amino acid activation by cyanate, and is also observed in the presence of urea. Concerning prebiotic chirality, we examined several reactions involved in a theoretical model of homochirality emergence (through rendering the racemic state dynamically unstable): epimerisation of CAA and N-terminal residues of peptides, reactivity of NCA on an [alpha]-alkyl amino acid. Our results underline the complexity of such problem, and lead us to re-consider prebiotic amino acid activation by proposing several possibilities derived from cyanate reactions. The second part of this work presents analytical developments in capillary electrophoresis (CE): new stacking (preconcentration) methods suitable for peptides embedded in high ionic strength samples; and new methods for the modulation of electro-osmotic flow (EOF) through non-covalent grafting of polymers and/or polyelectrolytes in the capillary. Applied to a model sample, stacking methods involving electric field amplification and transient isotachophoresis, resulted into stacking factors ranging from 30 to 80. Under certain conditions, the coupling of stacking and EOF modulation resulted in doubled sensitivity compared to classical stacking methods.
La première partie de ce mémoire est dédiée à des réactions ressortissant le la chimie prébiotique. Pour des fins applicatives, nous avons optimisé la préparation de N-carboxyanhydrides d'acides aminés (NCA) par nitrosation d'acides aminés N-carbamoylés (CAA) avec un mélange NO+O2. Nous avons mis en évidence une nouvelle voie potentiellement prébiotique de formation de NCA et de peptides en milieu aqueux, comme conséquence de la décomposition des CAA. Cette voie est globalement équivalente à une activation des acides aminés par le cyanate, et se produit aussi à partir de l’urée. Concernant la chiralité prébiotique, nous avons examiné plusieurs réactions impliquées dans un modèle théorique d'émergence d'homochiralité (qui rend l'état racémique dynamiquement instable) : l'épimérisation de CAA et d'extrémités N-terminales de peptides, la réactivité de NCA sur un acide aminé [alpha]-alkylé. Nos résultats soulignent la complexité du problème, et nous mènent à reconsidérer l’activation prébiotique des acides aminés en proposant plusieurs possibilités basées sur les réactions du cyanate. La seconde partie de ce mémoire présente les développements analytiques en électrophorèse capillaire (EC) de méthodes de préconcentration de peptides dans des matrices de force ionique élevée, et de nouvelles méthodes de contrôle du flux électroosmotique (FEO) par greffage non covalent de polymères et/ou de polyélectrolytes dans le capillaire. L'application des méthodes de préconcentration par amplification de champ électrique, et par isotachophorèse transitoire, à un échantillon modèle, a permis d'obtenir des facteurs de préconcentration de 30 à 80. Dans certaines conditions, le couplage de la préconcentration et de la modulation du FEO permet de doubler la sensibilité des méthodes de préconcentration classiques.
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Dates et versions

tel-03332603 , version 1 (02-09-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03332603 , version 1

Citer

Gregoire Danger. From NCA to peptides: new reactions of prebiotic interest and applications; stacking and electro-osmotic flow control for the analysis of peptides with capillary electrophoresis. Analytical chemistry. Université de Montpellier 2, 2006. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03332603⟩

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