Synthèse de nouveaux espaceurs alcoxyamine pour la préparation de polymères encodés
Institution:
Aix-MarseilleDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The constant growth of the digital world requires more and more storage space. Data is however stored on devices whose life-times are counted in decades at best. Therefore, leading companies of the digital world like Microsoft have engaged efforts to produce DNA-based storage systems. This polymer however suffers from a major disadvantage: its structure is fixed by biology. Conversely, the structure of synthetic polymers can be chosen and adjusted to fit the user’s requirements in terms of writing and reading. This thesis is included in a project involving digital storage of information on poly(phosphodiester)s which proved able to produce polymer chains of size comparable to man-made DNA strands. These polymers are sequenced in mass spectrometry by dissociation of the phosphodiester bonds between the bits in MS/MS experiments. In order to facilitate their sequencing, the longest chains were separated into sub-segments through the inclusion of spacers with a low bond dissociation energy: alkoxyamines. Sub-segments were separated in MS/MS and sequenced in pseudo-MSpower3 experiments. However, the reading could not be automatized because of several undesired peaks. Indeed, the flexibility of the chain was so that the highly reactive carbon-radical issued from alkoxyamine fragmentation induced several undesired dissociation pathways leading to their emergence. Two strategies were pursued in this thesis to prevent these side reactions: reducing the radical reactivity and increasing the stiffness of the backbone structure. The first one proved insufficient but the second one allowed complete, automated millisecond sequencing
Abstract FR:
Le monde numérique est en croissance permanente, ce qui nécessite de plus en plus d’espace de stockage. Cependant, les données numériques sont stockées sur des supports dont la durée de vie n’excède généralement pas quelques dizaines d’années. Ainsi, certaines entreprises leaders du monde numérique comme Microsoft, ont engagé des efforts dans la production de systèmes de stockage basés sur de l’ADN. Ce polymère souffre cependant d’un désavantage majeur : sa structure est fixée par la biologie. A l’inverse, la structure de polymères synthétiques peut être choisie et ajustée en fonction des besoins de l’utilisateur en termes d’écriture et de lecture. Cette thèse s’inscrit dans un projet de stockage d’informations digitales sur des poly(phosphodiester)s qui ont démontré leur capacité à produire des chaînes de taille comparable à celle de brins d’ADN synthétiques. Ces polymères sont séquencés en spectrométrie de masse par la dissociation des liaisons phosphodiester entre les bits dans des expériences de MS/MS. Afin de faciliter le séquençage des plus longues chaînes, elles ont été segmentées par l’ajout d’espaceurs de faible énergie de dissociation : les alcoxyamines. Les sous-segments sont séparés en MS/MS puis séquencés en $pseudo-MS puissance 3. La lecture ne pouvait cependant être automatisée à cause de pics parasites provenant de réactions induites par le radical carboné issu de la rupture de la liaison alcoxyamine. Deux stratégies ont été suivies pour empêcher ces réactions : diminuer la réactivité du radical et rigidifier l’espaceur. La première s’est avérée insuffisante, mais la seconde a permis une couverture complète et automatisée de la séquence en quelques millisecondes