The research presented in this thesis introduces design criteria for development of a new type of self-contained optical biosensor. The study begins with evaluation of a dual label, fluorescence resonance energy transfer (FRET) bioassay format, and then goes on to demonstrate a signalling platform that uses an immobilized fluorescent intercalating dye so as to avoid labelling of both the target and probe strands. An extensive survey of FRET pairs that can be used to monitor hybridization events in solution and at solid interfaces was conducted in solution to provide a set of calculated Förster distances for the extrinsic labels Cyanine 3 (Cy3), Cyanine 5 (Cy5), Carboxytetramethylrhodamine (TAMRA), Iowa Black Fluorescence Quencher (IabFQ) and Iowa Black RQ (IabRQ). FRET parameters using thiazole orange (TO) intercalating dye as a FRET donor for various acceptor dye-labelled DNA conjugates in solution were determined. Limitations associated with quenching mechanisms other than those mediated by FRET motivated the development of a molecular switch that contained intercalating dye. The four binding sites associated with Neutravidin served for assembly of the switch using biotin interactions. One binding site was used to immobilize an unlabelled oligonucleotide probe. The adjacent site was used to immobilize a novel biotinylated TO derivative that could physically reach the probe. On hybridization of the probe with target, the intercalating dye was captured by the hybrid, leading to a change of fluorescence. This reversible signalling mechanism offers a method without nucleic acid labelling to detect nucleic acid association at an interface. A SNP discrimination strategy involving TO and formamide was investigated, and SNP discrimination without the requirement of thermal denaturation was achieved for multiple target lengths, including a 141-base pair PCR amplicon in solution. It was determined that formamide could also provide improvements of signal-to-noise when using thiazole orange to detect hybridization.

Malgré des progrès importants réalisés ces dernières années, la lutte contre les infections virales (SIDA, hépatites etc.) et les cancers demeurent un problème de santé mondiale. Ce bref bilan met en évidence la nécessité de développer de nouvelles molécules pour contourner les limites des traitements disponibles actuellement. Cette thèse, articulée autour de trois grands thèmes, s’inscrit dans ce contexte. Nous avons d’abord mis au point de manière rationnelle de nouveaux ligands d’ARN capables de se lier sélectivement à certaines structures secondaires de type tige-boucle ou tige-renflement de l’ARN TAR du VIH-1. Ces ligands interagissent avec l’ARN grâce à l’action coopérative de deux motifs de reconnaissance : (i) une nucléobase modifiée qui peut reconnaitre spécifiquement une paire de base de l’ARN et (ii) des acides aminés qui agissent avec les bases non appariées de l’ARN. Ces deux motifs sont reliés grâce à une matrice aliphatique (ligands non nucléosidiques) ou une matrice 2-désoxyribose (ligands nucléosidiques). Des études biophysiques et biologiques ont été menés en collaboration avec l’équipe du Dr. L. Briant (CEAPBS, UMR5236-CNRS) pour connaitre leur activité antivirale et leur site d’interaction sur la cible. Nous avons ensuite développé des molécules de type benzènesulfonamide thiazoles pour cibler le mélanome résistant aux inhibiteurs de B-Raf. Des modulations effectuées sur ce squelette nous ont permis d’établir des relations structure/activité, en collaboration avec l’équipe de Dr. S. Rocchi (C3M, INSERM U895). Enfin, nous avons développé une stratégie de modification post-synthétique d’oligonucléotides en position anomérique par réaction clic. / Despite significant progress made in recent years, the fight against viral infections (AIDS, Hepatitis, etc.) and cancer remains a global health problem. This brief summary underlines the need for new compounds in order to overcome the limitations of currently available drugs. To this end, the main objective of this thesis is to address these issues by the investigation of three major research projects. We first developed new RNA ligands that selectively bind to RNA secondary structures such as the stem-loop or the stem-bulge of HIV-1 TAR RNA. These ligands interact with RNA thanks to the presence of two RNA binding domains acting in a cooperative manner: (i) a modified nucleobase that can specifically recognize an RNA base pair and (ii) basic amino acids that interact with strong affinity with surrounding free RNA nucleobases. These two patterns are connected by an aliphatic matrix (non-nucleoside ligands) or a 2-desoxyribose matrix (nucleoside-based ligands). Biophysical and biological studies were conducted in collaboration with the team of Dr. L. Briant (CEAPBS, UMR5236-CNRS) in order to study their antiviral activity and their mode of action. We next developed new bioactive molecules featuring a thiazole benzenesulfonamide scaffold to target melanoma cells resistant to B-Raf inhibitors. The modular synthesis of a large number of analogs allowed us to establish the structure/activity relationships, in collaboration with the team of Dr. S. Rocchi (C3M, INSERM U895). Finally, we developed a straightforward and convenient strategy for post-synthetic modification of oligonucleotides at the anomeric position using click chemistry.

Face à l'apparition alarmante et continue de résistance massive des bactéries à l'arsenal actuel d'antibiotiques, la recherche de nouveaux agents antibactériens est actuellement un enjeu sociétal de tout premier ordre. Bien que connus depuis plus de 50 ans, les thiopeptides antibiotiques suscitent actuellement un très fort regain d'intérêt de la communauté scientifique internationale en raison de leurs propriétés antibactériennes remarquables, notamment contre les staphylococcus areus résistants à la méthiciline et les enterococci résistants à la vancomycine, impliquées dans de nombreuses infections qui engagent la vie des patients, et qui s'exercent de façon très intéressante selon deux modes d'action d'inhibition de la synthèse protéique originaux et encore inexploités en thérapie antibiotique humaine. Le travail développé s'inscrit dans ce programme international de valorisation pharmacologique qui repose pour une grande part sur le développement d'approches synthétiques rapides et modulables. Le projet a été centré en particulier sur la conception et la mise en oeuvre de nouveaux plans de synthèse des unités centrales di- ou trithiazolylpyridines, appelées coeurs hétérocycliques, communs à de nombreux thiopeptides de la série d et qui représentent les principaux défis synthétiques. Dans le cadre d'un programme de recherche du laboratoire ciblé sur l'étude de nouvelles méthodes de fonctionnalisation directe d'aromatiques et d'hétérocyclique, un premier travail méthodologique d'étude de la fonctionnalisation directe dans deux séries structurellement représentatives, thiazole-4-carboxylate et 2-cétothiazole, a été réalisé. Ainsi, une nouvelle méthodologie originale d'hétéroarylation directe pallado-catalysée régioselective du thiazole-4-carboxylate de tert-butyle avec une large gamme d'halogéno(hétéro)aromatiques a été développée avec succès. Une seconde méthodologie originale d'hétéroarylation directe de 4-bromo-2-cétothiazoles selon une séquence réactionnelle de boroylation pallado-catalysée suivie d'un couplage de Suzuki-Miyaura (BSC) a également été développée. Un second travail a porté sur l'exploitation des deux méthodologies de fonctionnalisation directe en série thiazolique développées et associées à la méthodologie de construction thiazolique de Hantzsch pour proposer et mettre en oeuvre un nouveau plan de synthèse expéditif et général d'accès aux coeurs hétérocycliques communs à une grande majorité des thiopeptides de la série d basé sur la fonctionnalisation séquencée d'un précurseur pyridinique aisément accessible. En particulier, la stratégie envisagée a permis, à partir des esters 5-bromopicolinates, la préparation tout d'abord d'un analogue thiazolique du coeur hétérocyclique des sulfomycines puis celle des coeurs hétérocycliques des micrococcines et des amithiamicynes.

Face à l’apparition alarmante et continue de résistance massive des bactéries à l’arsenal actuel d’antibiotiques, la recherche de nouveaux agents antibactériens est actuellement un enjeu sociétal de tout premier ordre. Bien que connus depuis plus de 50 ans, les thiopeptides antibiotiques suscitent actuellement un très fort regain d’intérêt de la communauté scientifique internationale en raison de leurs propriétés antibactériennes remarquables, notamment contre les staphylococcus areus résistants à la méthiciline et les enterococci résistants à la vancomycine, impliquées dans de nombreuses infections qui engagent la vie des patients, et qui s’exercent de façon très intéressante selon deux modes d’action d’inhibition de la synthèse protéique originaux et encore inexploités en thérapie antibiotique humaine. Le travail développé s’inscrit dans ce programme international de valorisation pharmacologique qui repose pour une grande part sur le développement d’approches synthétiques rapides et modulables. Le projet a été centré en particulier sur la conception et la mise en oeuvre de nouveaux plans de synthèse des unités centrales di- ou trithiazolylpyridines, appelées coeurs hétérocycliques, communs à de nombreux thiopeptides de la série d et qui représentent les principaux défis synthétiques. Dans le cadre d’un programme de recherche du laboratoire ciblé sur l’étude de nouvelles méthodes de fonctionnalisation directe d’aromatiques et d’hétérocyclique, un premier travail méthodologique d’étude de la fonctionnalisation directe dans deux séries structurellement représentatives, thiazole-4-carboxylate et 2-cétothiazole, a été réalisé. Ainsi, une nouvelle méthodologie originale d’hétéroarylation directe pallado-catalysée régioselective du thiazole-4-carboxylate de tert-butyle avec une large gamme d’halogéno(hétéro)aromatiques a été développée avec succès. Une seconde méthodologie originale d’hétéroarylation directe de 4-bromo-2-cétothiazoles selon une séquence réactionnelle de boroylation pallado-catalysée suivie d’un couplage de Suzuki-Miyaura (BSC) a également été développée. Un second travail a porté sur l’exploitation des deux méthodologies de fonctionnalisation directe en série thiazolique développées et associées à la méthodologie de construction thiazolique de Hantzsch pour proposer et mettre en oeuvre un nouveau plan de synthèse expéditif et général d’accès aux coeurs hétérocycliques communs à une grande majorité des thiopeptides de la série d basé sur la fonctionnalisation séquencée d’un précurseur pyridinique aisément accessible. En particulier, la stratégie envisagée a permis, à partir des esters 5-bromopicolinates, la préparation tout d’abord d’un analogue thiazolique du coeur hétérocyclique des sulfomycines puis celle des coeurs hétérocycliques des micrococcines et des amithiamicynes. / Facing the alarmist and constant emergence of novel resistances of bacteria to the current arsenal of antibiotics, the research of novel antibacterial agents is of main importance in our modern society. Though being well-known since 50 years, the thiopeptide family display a high renewed of interest due to their high antibacterial properties against the Gram-positive bacteria, including the multi-drugs resistant staphylococcus areus strains (MRSA) and vancomycinresistant enterococci (VRE), through interestingly two original modes of action of the inhibition of the protein synthesis, yet unexploited by human therapeutics. The present work takes part of the current active international research program of pharmalogical valorisation of thiopeptides as novel human antibacterial therapeutics and one of the major points is the development of innovative and versatile synthetic approaches. Toward this direction, the project is mainly based upon the design of original synthetic strategy to the most synthetically challenging di- or trithiazolypyridines heterocyle cores of thiopeptide of serie d. In the course of a current research program on the development of metallo-catalyzed direct C-H(X) functionnalization in heteroaromatics series, the first part of this work had been focused on the setting of two innovative direct C-H(X) functionnalization methodologies in two structurally representative scaffolds, thiazole-4-carboxylate and 2- ketothiazoles. Thus, the direct regioselective C-H heteroarylation of thiazole-4-carboxylate as well as the direct C-Br heteroarylation of 4-bromo-2-ketothiazole through a boroylation Suzuki coupling sequence (BSC) have been examined. The last part of the work has been focused on the use of both novel direct C-H(Br) functionalization methodologies in thiazole series combined with the Hantzsch thiazole synthesis to propose a novel general and versatile synthetic approach toward the common heterocyclic cores of several thiopeptides of serie d through a pyridine modulation strategy from a ready available pyridine precursor. In particular, the novel developed strategy has been sucessfully applied to the preparation of the sulfomycinamate thio-analog as well as the heterocyclic cores of micrococcins and amithiamycins.

Ce travail est consacré à la synthèse et à la fonctionnalisation d’hétérocycles d’intérêt biologique par méthodologie TDAE. Dans une première partie, nous avons développé la réactivité initiée par le TDAE de nouveaux électrophiles en série nitrobenzylique. L’emploi des aldéhydes-a,ß-éthyléniques et des aldéhydes hétérocycliques nous a permis d’identifier le type d’addition nucléophile de l’anion du chlorure de p-nitrobenzyle (classique ou Michael). La réaction sur une double liaison carbone-azote est possible grâce à l’emploi des iminiums quaternaires. Nous avons présenté le premier exemple de double réactivité initiée par le TDAE en faisant appel aux dialdéhydes aromatiques. Une méthodologie courte et originale nous a permis de synthétiser des quinoléines en deux étapes par association de la stratégie TDAE (avec les dicétones comme électrophiles) et de la réaction de réduction-cyclisation. Dans une deuxième partie, nous avons appliqué la méthodologie TDAE pour la découverte de composés d’intérêt pharmacologique. Après avoir synthétisé le 6-chlorométhyl-5-nitroimidazo[2,1-b]thiazole, nous avons étudié sa réactivité initiée par le TDAE avec divers a-cétoesters. Les produits obtenus ont été testés comme antibactériens et antifongiques et ont révélé une spécificité d’action sur Candida tropicalis. Dans une troisième partie, nous avons entrepris la synthèse du 4-[4-(chlorométhyl)phényl]-1,2-diméthyl-5-nitro-1H-imidazole. La réactivité initiée par le TDAE de ce substrat avec différents électrophiles (aldéhydes, a-cétoesters, dicétones) a conduit à de nouveaux alcools potentiellement actifs comme antiparasitaires notamment sur Trichomonas vaginalis. / This work is focused on the synthesis and the functionalization of potentially bioactive heterocyclic compounds by TDAE methodology. In the first part, we have developed the TDAE reaction with new electrophiles in nitrobenzylic series. By using ethylenic and heterocyclic aldehydes, we have identified the kind of nucleophilic addition (classic or Michael). The reaction on a carbon-nitrogen double bond is possible with the utilization of quaternary iminiums. We have presented the first example of double TDAE-initiated reactivity with aromatic dialdehydes. A short and original methodology allows us to synthesize quinolines in a two steps TDAE-initiated reaction (using diketones as electrophiles) and reduction-cyclization reaction. In the second part, we have applied the TDAE methodology in order to discover pharmacological compounds. After synthesizing the 6-chloromethyl-5-nitroimidazo[2,1-b]thiazole, we have studied its reactivity with different a-ketoesters. All the products were tested as antibacterial and antifungal compounds; they show a specific activity against Candida tropicalis. In the third part, we synthesized the 4-[4-(chloromethyl)phenyl]-1,2-dimethyl-5-nitro-1H-imidazole. The TDAE-initiated reactivity of this substrate with different electrophiles (aldehydes, a-ketoesters, diketones) furnish new potentially bioactive alcohols as antiparasitic agents especially against Trichomonas vaginalis.

Les statines sont des inhibiteurs sélectifs de la 3-hydroxy-3-méthylglutaryl-coenzyme A réductase, utilisées pour diminuer la biosynthèse du cholestérol. Ces molécules possèdent en plus de leur capacité à réduire le cholestérol des effets pléiotropiques comme les propriétés anti-inflammatoires et anti-oxydantes. Les cucurbitacines sont des triterpènes dérivés des plantes, ayant des propriétés biologiques diverses comme les effets anti-inflammatoires et anticancéreux, associées toutefois à une toxicité élevée. Les dérivés de thiazole sont des molécules contenant un noyau hétérocyclique formé de trois atomes de carbones, un atome de sulfure et un atome d'azote, disposant des effets anti-inflammatoires importantes. Les cyclooxygénases et les hème-oxygénases jouent un rôle dans l'inflammation et le stress oxydatif et sont les cibles des statines et des cucurbitacines in vitro. Les dérivés de thiazole peuvent inhiber plutôt l'activité enzymatique des cyclooxygénases. Le but de ma thèse est d'étudier les effets de ces 3 molécules in vivo et d'analyser si possible les mécanismes impliqués, comme par exemple pour les statines. Pour cela, nous avons eu recours chez les souris C57BL/6 au modèle d'inflammation de la poche à air-stérile injecté par le zymosan.Nous avons d'abord montré que le traitement des souris avec l'atorvastatine pendant 10 jours a réduit la migration des cellules dans l'exsudat de la poche à air ainsi que l'expression de gènes des marqueurs pro-inflammatoires tels que les cytokines, les chimiokines, la cyclooxygénase-2 et la nitric oxide synthase -II. Le taux de la prostaglandine E2 et de l'interleukine-6 a été également réduit. L'inhibition de l'hème-oxygénase-1 par son inhibiteur sélectif, tin protoporphyrine, a partiellement réduit l'effet inhibiteur de l'atorvastatine sur la migration des cellules et sur certaines cytokines suggérant un rôle important de la l'hème-oxygénase-1 dans les propriétés anti-inflammatoires in vivo.En parallèle, nous avons utilisé ce modèle animal tester l'effet de la cucurbitacine E sur l'inflammation et évaluer le rôle d'encapsulation in vivo dans des liposomes à base de phosphatidylcholine. Nous avons démontré que la cucurbitacine E libre (12.5 μg/poche ou 25 μg/poche) a tendance à diminuer l'interleukine-6, l'hème oxygénase-1 et la cyclooxygénase-2 alors que la cucurbitacine E encapsulée (12.5 μg/poche) a significativement réduit la prostaglandine E2, l'interleukine-6 et le taux de nitrite sans affecter le niveau d'ARNm de la cyclooxygénase-2 et l'hème oxygénase-1. Nos résultats suggèrent que l'incorporation de la cucurbitacine E dans des liposomes améliore son effet anti-inflammatoire et réduit sa cytotoxicité.Finalement, deux dérivés de thiazole qui diffèrent dans leur structure par la présence d'un groupement butyle- ou benzyle- sur leur chaîne latérale, ont été explorés dans ce modèle. Nous avons montré que le dérivé de thiazole contenant le groupe benzyle est sélectif de la cyclooxygénase-2 dans les macrophages et le modèle in vivo chez la souris.En résumé, mon travail de thèse met en évidence in vivo les effets anti-inflammatoires des statines et le rôle de l'hème oxygénase-1, et permet en plus la caractérisation des effets anti-inflammatoires des cucurbitacines et des dérivés de thiazole. L'ensemble de ces résultats renforcent les effets anti-inflammatoires de ces substances et démontre in vivo leur effet et les suggèrent comme molécules anti-inflammatoires. / Statins are selective competitive inhibitors of 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase used to lower cholesterol biosynthesis and have multiple pleiotropic effects beyond lowering cholesterol such as anti-inflammatory and anti-oxidant properties. Cucurbitacins are triterpenoid derived from plants and exhibit potential anti-inflammatory and anticancer properties though they have a high cytotoxicity. Thiazole derivatives are molecules containing heterocyclic ring with three carbons, one sulfur and one nitrogen atom, with important anti-inflammatory activities. Cyclooxygenases and heme-oxygenases play a role in inflammation and oxidative stress and are targets for statins or cucurbitacins in vitro. Thiazole derivatives are potential inhibitors of cyclooxygenases. The aim of my thesis is to investigate the anti-inflammatory effect of these three compounds in vivo and attempt to analyze the mechanisms involved, mainly for statins. Thus we set up an animal model of inflammation in C57BL/6 corresponding to the zymosan -injected dorsal sterile air pouch.First we have shown that treatment of mice with atorvastatin for 10 days reduced cell migration in the exudate of the air pouch as well as the expression of inflammatory markers such as cytokines, chemokines, cyclooxygenase-2 and nitric oxide synthase -II. The synthesis of prostaglandin E2 and interleukin-6 was also reduced. Inhibition of heme-oxygenase-1 by the selective inhibitor tin protoporphyrin partially diminished the inhibitory effect of statins on cell migration and some cytokines suggesting a significant role of HO-1 in the anti-inflammatory properties for atorvastatin in vivo.For cucurbitacins, we used the same animal model to investigate the effect of this substance in vivo and further assess the beneficial effect of encapsulating cucurbitacin in phosphatidylcholine-liposomes. Free cucurbitacin E (12.5 μg/pouch or 25 μg/pouch) tended to increase interleukin-6, decrease heme oxygenase-1 and cyclooxygenase-2 whereas cucurbitacin E loaded liposomes (12.5 μg/pouch) significantly reduced prostaglandin E2, interleukin-6 and nitrite without affecting cyclooxygenase-2 and heme oxygenase-1 mRNA levels. We demonstrated that the incorporation of Cuc E into liposomes enhances its anti-inflammatory effect and reduces its cytotoxicity.Finally, we used the dorsal air pouch model to investigate the anti-inflammatory effect of two thiazole derivatives that differ in their side chain by the presence of butyl or benzyl group. In addition to analyzing their effect on cyclooxygenase activity in human blood platelets, on recombinant COX-1 and in culture macrophage cell lines, we demonstrated their capacity to block cyclooxygenase-dependent prostaglandin synthesis in the lumen of the air pouch.In summary, my thesis presents in vivo evidence for the anti-inflammatory effects of atorvastatin dependent on HO-1 activity. My studies characterized the anti-inflammatory effects of cucurbitacins and thiazole derivatives. All these results support the anti-inflammatory effects of these substances and suggested them as potential anti-inflammatory substances.

Peptides are small proteins that are crucial in many biological pathways such as antimicrobial defense, hormone signaling, and virulence. They often exhibit tight specificity for their targets and therefore have great therapeutic potential. Many peptide-based therapeutics are currently available, and the demand for this type of drug is expected to continue to increase. In order to satisfy the growing demand for peptide-based therapeutics, new engineering approaches to generate novel peptides should be developed. Ribosomally synthesized and post-translationally modified peptides (RiPPs) are a group of peptides that have the potential to be effective scaffolds for in vivo peptide engineering projects. These natural RiPP peptides are enzymatically endowed with post-translational modifications (PTMs) that result in increased stability and greater target specificity. Many RiPPs, such as microcin J25 and micrococcin, can tolerate considerable amino acid sequence randomization while still being capable of receiving unique post-translational modifications. This thesis describes how we successfully engineered E. coli to produce the lasso peptide microcin J25 using a two-plasmid inducible expression system. In addition, we characterized the protein-protein interactions between PTM enzymes in the synthesis of micrococcin. The first step in micrococcin synthesis is the alteration of cysteines to thiazoles on the precursor peptide TclE. This step is accomplished by three proteins: TclI, TclJ, and TclN. We found that a 4-membered protein complex is formed consisting of TclI, TclJ, TclN, and TclE. Furthermore, the TclI protein functions as a central adaptor joining two other enzymes in the Tcl pathway with the substrate peptide.

L'objectif de ce travail consiste en la synthèse et l'évaluation antiparasitaire in vitro de nouveaux dérivés du thiazole et apparentés. Plusieurs stratégies de synthèse visant à une pharmacomodulation en séries mono- et polycycliques ont été étudiées : en série 2-méthyl-5-nitrothiazole, la pharmacomodulation anti-Trichomonas de la position 4 par stratégie SRN1 n'a pas permis d'améliorer l'activité déjà démontrée en série 2-méthyl-5-nitroimidazole, mais a conduit à des dérivés à activité antiproliférative in vitro, spécifique de la lignée HepG2. En série 4-arylsulfonylméthyl-2-méthylthiazole, la pharmacomodulation de la position 5, par couplage de Suzuki-Miyaura d'une part, et par arylation directe et réaction de Knoevenagel intramoléculaire d'autre part, a conduit à des dérivés mono- et polycycliques dont certains ont démontré une activité antiplasmodiale in vitro encourageante. En série 5H-thiazolo[3,2-a]pyrimidin-5-one, la réaction de double couplage de Suzuki-Miyaura a révélé l'importance du groupement phényle en position 6 pour l'activité antiplasmodiale de ces dérivés. Enfin, l'évaluation biologique in vitro de thiéno[3,2-d]pyrimidin-4(3H)-ones a permis de caractériser le pharmacophore responsable de l'activité antiplasmodiale significative de cette série. Les résultats préliminaires encourageants d'une étude mécanistique antiplasmodiale présentent l'inhibition spécifique des kinases plasmodiales comme un mécanisme d'action potentiel de ces composés. / The objective of this work consists of the synthesis and the antiparasitic in vitro evaluation of new thiazole derivatives and related structures. Several synthetic strategies aiming at the pharmacomodulation on mono- and polycyclic series have been studied: in 2-methyl-5-nitrothiazole series, the anti-Trichomonas pharmacomodulation on position 4 by SRN1 strategy did not improve the activity previously demonstrated in 2-methyl-5-nitroimidazole series, but led to derivatives displaying a selective in vitro antiproliferative activity toward the HepG2 cell line. In 4-arylsulfonylmethyl-2-methylthiazole series, the pharmacomodulation on position 5, by Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction on the one hand, and by direct arylation and intramolecular Knoevenagel reaction on the other hand, led to mono- and polycyclic derivatives among which some displayed an encouraging in vitro antiplasmodial activity. In 5H-thiazolo[3,2-a]pyrimidin-5-one series, a double Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction revealed that the phenyl group on position 6 contributes to the antiplasmodial effect of this series. Finally, the in vitro biological evaluation of the thieno[3,2-d]pyrimidin-4(3H)-one scaffold let to characterize the pharmacophore responsible for the significant antiplasmodial activity. Some preliminary encouraging results regarding a mechanistic antiplasmodial study show the specific inhibition of plasmodial kinases, as a potential mechanism of action of some of these compounds.

Die vorliegende Arbeit befasst sich in erster Linie mit der Synthese hochreaktiver Allenylisothiocyanate, wobei nicht nur das bereits ausführlich untersuchte Propa-1,2-dienylisothiocyanat – die einfachste Verbindung dieser Substanzklasse – sondern vor allem neue, höher substituierte Allene dargestellt werden sollen. Die Herstellung erfolgt während einer Gasphasenthermolyse (Blitzvakuum- oder Solution-Spray-Blitzvakuumpyrolyse) über die [3,3]-sigmatrope Umlagerung der entsprechenden Propargylthiocyanat-Vorstufen. Im Anschluss werden die so gewonnenen Allenylisothiocyanate in verschiedenen 2- und 3-Komponenten-Reaktionen eingesetzt. Dabei soll das Hauptaugenmerk auf der Synthese neuer 2-Amino-1,3-thiazol-Strukturen liegen, welche aufgrund ihrer vielseitigen biologischen Wirkung mittlerweile einen hohen Stellenwert in der organischen Chemie einnehmen. Zum besseren Verständnis einiger unklarer mechanistischer Abläufe verschiedener Umsetzungen werden vor allem NMR-spektroskopische Experimente durchgeführt (z. B.: 2D-NMR, Doppel-resonanz-Experimente, Tieftemperatur-NMR-Verfolgung). Des Weiteren wird der Grundkörper – Propa-1,2-dienylisothiocyanat – mit diversen sterisch gehinderten, sekundären Aminen umgesetzt, wobei die Grenzen der Reaktivität ausgelotet werden sollen. Mit Hilfe der NMR-spektroskopischen Charakterisierung der zuvor synthetisierten 2-Amino-1,3-thiazole wird die Möglichkeit zur Durchführung von Konkurrenz-Reaktionen mit jeweils zwei verschiedenen Aminen eröffnet. Auf diesem Weg können relative Faktoren zum Abschätzen der Bildungsgeschwindigkeiten der Thiazole ermittelt und ähnliche Substituenten hinsichtlich ihres sterischen Anspruchs miteinander verglichen werden.

A forma ativa da vitamina B1, tiamina pirofosfato (TPP), é um cofator indispensável para certas enzimas que atuam no metabolismo de carboidratos e aminoácidos. Sua biossíntese se dá pela formação independente de suas partes componentes pirimidina e tiazol. Em procariotos a via de síntese para vitamina B1 já foi esclarecida, entretanto em eucariotos ainda existem ainda algumas lacunas a serem preenchidas. Em Arabidopsis thaliana a proteína Thi1 é possivelmente a responsável pela síntese do motivo tiazólico, uma vez que um composto relacionado a TPP foi encontrado em sua estrutura. Neste trabalho, Thi1 e seu mutante natural Thi1(A140V), o qual é responsável pela auxotrofia para tiamina numa linhagem mutante de A. thaliana, foram estudados com intuito de verificar a influência da mutação pontual na estrutura e na atividade de Thi1. As proteínas foram produzidas em E. coli e análises biofísicas usando anisotropia de fluorescência e Dicroísmo Circular (CD) mostraram diferenças consideráveis na estabilidade protéica. Estudos de desnaturação mostraram diferenças na temperatura de transição (Tm), de cerca de 4 ºC maior para Thi1, e na concentração de guanidina na qual metade das proteínas estavam desnaturadas, de 0,42 M para Thi1 e 0,24 M para Thi1(A140V). Os dados de anisotropia de fluorescência obtidos a partir da desnaturação térmica também confirmaram a maior instabilidade de Thi1(A140V) frente a Thi1. Para avaliar a presença e caracterizar o provável precursor de TPP em Thi1(A140V), foram também realizados ensaios de absorção, CD e infra-vermelho dos ligantes intrínsecos. Os resultados destas análises mostraram que as moléculas poderiam apresentar diferenças em seus grupos constituintes. Entretanto, os experimentos complementares de Ressonância Magnética Nuclear (RMN 1D 1H e 2D TOCSY) revelaram que as diferenças observadas nas amostras dos ligantes, provenientes de Thi1 e de Thi1(A140V), tratavam-se na verdade de diferenças nas proporções de quatro populações distintas de compostos, compondo um pool de ligantes. Na amostra proveniente de Thi1(A140V), a população dominante correspondeu à molécula de adenosina difosfato, ADP. Ainda, embora em ambas as amostras o ADT tenha sido encontrado, aquela derivada de Thi1(A140V) apresentou uma população significativamente menor deste composto. Concluindo, os resultados demonstraram que a mutação A140V levou a uma maior instabilidade conformacional em Thi1 e, além disso, a presença de quantidades reduzidas de ADT em Thi1(A140V) sugerem que esta alteração tenha contribuído de alguma forma para a redução de sua atividade. / The active form of vitamin B1, Thiamine pyrophosphate (TPP), is an indispensable cofactor for some enzymes that act on carbohydrates and amino acids metabolism. Its biosynthesis requires the independent formation of its compounds, pyrimidine and thiazole. In prokaryotes, the vitamin B1 biosynthetic way has already been elucidated, but in eukaryotes there are some gaps to be filled. In Arabidopsis thaliana, the Thi1 protein is possibly responsible for the synthesis of the thiazole moiety, since a related compound to TPP was found in its structure. In this work, we have investigated Thi1 and its natural mutant Thi1(A140V), which is responsible for the thiamin auxotrophy in A. thaliana mutant line, to identify the role this mutation plays in the structure and activity of Thi1. The proteins were produced in E. coli and the results of biophysical analysis using fluorescence and Circular Dichroism (CD) showed considerable differences in the protein stability. Thermal and chemical unfolding studies have shown a difference in the melting temperature (around 4 ºC higher for Thi1) and concentration of guanidine at which half of the protein had unfolded (0,42 M for Thi1 and 0,24 M for Thi1(A140V)). The fluorescence anisotropy data obtained from thermal unfolding showed Thi1(A140V) is more unstable compared to Thi1. We have also carried out tests of absorption, CD and infra-red to assess the presence and to characterize the possible precursor of TPP in Thi1 (A140V). The results showed that the ligants could have different compositions. However, complementary results from NMR (1D 1H e 2D TOCSY) revealed that the difference observed in the ligant samples from both proteins were actually related to the proportion of four distinct compound population, representing a ligant pool. In the sample from Thi1(A140V), the dominant population corresponded to ADP. Besides, although both samples contained ADT, it was significantly less abundant in that one derived from Thi1(A140V). Concluding, the results demonstrated that the A140V mutation leaded to a more unstable conformation of Thi1 and, additionally, the presence of smaller amounts of ADT in Thi1(A140V) suggests this change might have contributed to reducing its activity.