Méthylisothiazolones : Synthèse d'allergènes marqués au carbone 13 et étude de leurs interactions avec des peptides par des techniques de RMN
Institution:
Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The hapten-protein complex formation is a key step in the allergic contact dermatitis mechanism. In order to expand our knowledge on the molecular basis of this process, we have studied the interaction mechanisms between a known family of sensitizers, the methyisothiazolones, and different peptides. The aim of the project was to suggest reaction pathways leading to the formation of conjugates using carbon 13 and 1H {13C} correlation NMR techniques. The isothiazolones are active ingredients of some biocide preparations used for cosmetic and toiletry purposes. This study is focused on three different compounds: 5-chloro-N-methyl-isothiazolin-3-one (1), 4,5-dichlo-N-methyl-isothiazolin-3-one (2), strong sensitizers, and N-methyl-isothiazolin-3-one (3), a weak sensitizer. As a first stage, we have synthesised these compounds 13C-labelled on their potential reactive sites. Subsequently, we have developed reactivity studies using several model nucleophiles, structural analogues of amino acid side chains. These studies have provided useful information concerning the reactivity, the chemical nature of adducts and mechanisms involved. The third part of the project consisted in the development of peptide coupling studies in more physiological conditions. In this context, the results obtained from the model studies have proven to be very valuable. The results obtained showed that 1 formed stable adducts with histidines and lysines. Under the same conditions, 2 showed a high reactivity as well as no ability to form stable conjugates while 3, showing a very inert behaviour, was able to haptenise cysteines. Additionally, modifications occurred by 1 on lysines were strongly enhanced in the presence of thiols. This activation effect could be responsible of the strong biocide and sensitizing properties of this compound.
Abstract FR:
Une des étapes clé dans le mécanisme d'induction de l'allergie de contact est la formation du complexe haptène-protéine. Afin d'élucider les bases moléculaires gouvernant ce processus, nous avons étudié les mécanismes d'interaction entre une famille d'allergènes, les méthylisothiazolones, et certains peptides. Nous cherchons à proposer des mécanismes réactionnels menant à la formation du complexe, en utilisant la spectroscopie de RMN du carbone 13 et des corrélations hétéronucleaires 1H {13C}. Les isothiazolones sont les ingrédients actifs de certains conservateurs utilisés à des fins cosmétiques et d'hygiène. L'étude réalisée est focalisée sur trois isothiazolones : la 5-chloro-N-méthyl-isothiazolin-3-one (1), la 4,5-dichlo-N-méthyl-isothiazolin-3-one (2), sensibilisants forts, et la N-méthyl-isothiazolin-3-one (3), sensibilisant faible. Dans un premier temps, nous avons synthétisé ces composés marqués au carbone 13 sur les positions potentiellement réactives. Dans un second temps, nous avons réalisé des études sur des nucléophiles modèles, molécules cherchant à mimer les chaînes latérales des acides aminés impliqués dans la modification. Ces études ont apporté des informations sur la réactivité, les adduits formés et les mécanismes impliqués. Lors d'une troisième phase, nous avons effectué des réactions de couplage avec des peptides dans des conditions plus physiologiques. Pour ce faire, nous nous sommes servis des informations obtenues lors des études avec les modèles. Les résultats de ces études montrent que 1 forme des adduits stables avec les histidines et les lysines. Dans ces mêmes conditions, 2 présente une grande réactivité mais il ne forme pas d'adduits stables et 3, présentant un caractère inerte, forme néanmoins des adduits labiles avec les cystéines. Par ailleurs, les taux de modification des lysines produits par 1 sont très fortement augmentés en présence de thiols, cet effet pouvant être responsable de l'activité biocide et allergisante de 1.