Société Française de Biochimie et Biologie Moléculaire


Sébastien DEPIENNE - Article du mois de février

CEISAM, Université de Nantes "Click-electrochemistry for the rapid labelling of viruses, living bacteria and cells surfaces" Nature Commun.2023, 14, 5122 https://www.nature.com/articles/s41467-023-40534-0 S. Depienne, M. Bouzelha, E. Courtois, K. Pavageau, P-A. Lalys, M. Marchand, D. Alvarez-Dorta, S. Nedellec, L. Marin-Fernandez, C. Grandjean, M. Boujtita, D. Deniaud, M. Mével, and S.G. Gouin.

Cv

Sébastien Depienne, 28 ans, a effectué sa thèse (soutenue en mai 2023) sous la direction du Dr. Sébastien Gouin au laboratoire CEISAM UMR6230, à Nantes Université. Ses travaux de thèse ont concerné l’optimisation et le développement de la première méthodologie d’électro-bioconjugaison sélective de la tyrosine (baptisée eY-click) pour fonctionnaliser efficacement des protéines, de façon biocompatible. Après avoir démontré l’efficacité de la stratégie "click-electrochemistry" à l’échelle de peptides, enzymes et anticorps de pertinence thérapeutique, la possibilité de fonctionnaliser les protéines au niveau des surfaces complexes de virus, bactéries et cellules a été explorée. Cette dernière étude est l’objet de l’article publié dans Nature Communications. La méthodologie a été démontrée sur un vecteur viral utilisé actuellement en thérapie génique (AAV2), sur deux souches bactériennes, l’une à Gram négatif (Escherichia coli), l’autre à Gram positif (Staphylococcus epidermidis), et sur deux lignées cellulaires eucaryotes différentes (HEK293 et HeLa). Dans chaque cas, les surfaces ont pu être fonctionnalisées par des motifs biopertinents (biotine, glycosides) ou bioorthogonaux (azide), de façon reproductible, et avec des cinétiques notablement rapides (de l’ordre de la minute). Les vecteurs viraux électro-modifiés ont conservé leur capacité à transduire des cellules, et les bactéries et cellules pouvaient toujours se diviser. Ces résultats permettent de considérer la réaction eY-click comme alternative rapide, directe et biocompatible aux stratégies actuelles d’ingénierie génétique et métabolique. Cela ouvre ainsi de nombreuses perspectives pour la détection et compréhension de mécanismes cellulaires/pathologiques complexes en biologie moléculaire, ainsi que pour le développement de conjugués next-generation pour la thérapie virale, bactérienne ou cellulaire. Sébastien est à présent chercheur postdoctoral dans le groupe du Pr. Bruno Linclau à Ghent University en Belgique, où il prépare des dérivés glycosidiques polyfluorés rendus plus lipophiles pour des applications en glycobiologie et glycomimétiques. Dans le futur, il souhaite intégrer le CNRS en tant que chercheur. Passionné par l’interface Chimie-Biologie, il a pour sensibilité scientifique des thématiques comme le développement d’outils moléculaires pour la compréhension de phénomènes épigénétiques, le design de conjugués d’anticorps optimisés ou encore la reprogrammation chimique de cellules immunitaires à visée thérapeutique.

Contact

Sébastien Depienne

Adresse: Department of Organic and Macromolecular Chemistry, Ghent University, Belgium

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Facebook: Seb Dpn

 

Résumé de l'article

Surface functionalization of microorganisms is of great interest to study complex cellular processes or to develop next-generation conjugates for viral, bacterial and cell-based therapies. Methods for covalent ligation of these complex biomolecular surfaces remain poorly reported, and mostly based on genetic or metabolic engineering for bacteria and cells. While effective, a faster and direct method would be highly complementary. Here, we used N-methyl luminol (NML), a fully tyrosine-selective protein anchoring group after one-electron anodic oxidation, to label the surface of viruses, living bacteria and cells. The functionalization was performed electrochemically and in situ by applying an electric potential to aqueous buffered solutions of tagged NML containing the viruses, bacteria or cells. The broad applicability of the click-electrochemistry method was explored on recombinant adeno-associated viruses (rAAV2), Escherichia coli (Gram-) and Staphyloccocus epidermidis (Gram + ) bacterial strains, and HEK293 and HeLa eukaryotic cell lines. Surface electro-conjugation was achieved in minutes to yield functionalized rAAV2 that conserved both structural integrity and infectivity properties, and living bacteria and cell lines that were still alive and able to divide.