Offre de thèse
LUE - Vers une approche guidée par un modèle prédictif pour la découverte de peptides complexant les métaux et étude de leurs applications en lien avec les émulsions
Date limite de candidature
14-04-2024
Date de début de contrat
01-09-2024
Directeur de thèse
CANABADY ROCHELLE Laetitia
Encadrement
Directrice de thèse :CANABADY ROCHELLE Laetitia - LRGP - Chargée de recherche CNRS HDR - laetitia.canabady-rochelle@univ-lorraine.fr Co-directrice de thèse : SELMECZI Katalin - L2CM - Maitresse de Conférences HDR Université de Lorraine - katalin.selmeczi@univ-lorraine.fr Cette thèse implique également d'autres scientifiques de l'UL notamment Roda Bounaceur (LRGP, IR développant le code informatique) et Cédric Paris (IR, Responsable de la plateforme PASM). Une mobilité internationale de 4 à 6 mois est prévue dans l'équipe du Professeur Charlotte Jacobsen (Danish Technological University, DTU, Danemark) afin d'étudier la capacité des peptides complexant les métaux à inhiber l'oxydation des lipides dans des émulsions. L'étudiant.e. recruté.e réalisera sa thèse entre ces deux laboratoires et certaines de ses expériences seront réalisées sur des équipements de pointe présents sur les plateformes de l'Université de Lorraine (PASM, ASIA, B2S, PhotoNS). Des points de suivis réguliers seront réalisés avec ses encadrants. Un comité de suivi individuel de thèse sera réalisé chaque année.
Type de contrat
école doctorale
équipe
Axe 3 - BIOPROMO - Bioprocédés Biomoléculescontexte
Dans un contexte de transition écologique lié à la bioéconomie, il est primordial de découvrir de nouvelles biomolécules tout en exploitant et en valorisant les coproduits générés par les industries agroalimentaires. Les tourteaux co-générés lors de la production d'huile sont riches en protéines (~30% en masse). Couramment utilisées pour l'alimentation animale, les protéines contenues dans ces coproduits pourraient être extraites et valorisées après protéolyse pour les peptides bio-fonctionnels qu'elles contiennent. En effet, la présence de tels peptides cibles est rapportée dans les hydrolysats de protéines notamment pour leurs propriétés antioxydantes, antihypertensives ou antimicrobiennes (1,2). Parmi les propriétés fonctionnelles, certaines études ont mis en évidence la présence de peptides chélateurs de métaux (MCP) dans les hydrolysats protéiques (3, 4). Cependant, selon la nature de l'ion métallique complexé, les MCP peuvent présenter différentes bioactivités bénéfiques pour les nutraceutiques, les cosmétiques ou la santé (5). Par exemple, en complexant le fer et le cuivre, les MCP pourraient inhiber l'oxydation des lipides dans les émulsions et servir d'alternative à l'agent de conservation de type EDTA (6).spécialité
Procédés Biotechnologiqueslaboratoire
LRGP - Laboratoire Réactions et Génie des Procédés
Mots clés
Peptides, Protéolyse, Criblage, Peptides chélateurs de métaux, Chimie de coordination, émulsions
Détail de l'offre
Dans un contexte de transition écologique lié à la bioéconomie, il est primordial de découvrir de nouvelles biomolécules en exploitant et en valorisant les coproduits générés par les industries agro-alimentaires. En effet, ces coproduits sont riches en protéines, qui peuvent être transformées par protéolyse en hydrolysats peptidiques. Ces hydrolysats peptidiques constituent une banque de peptides dans laquelle on peut cribler les bioactivités et les biofonctionnalités. Parmi eux, les peptides complexant les métaux (MCP) présentent un intérêt particulier car ils peuvent trouver diverses applications en fonction de l'ion métallique ciblé. En complexant le Fe2+ ou Cu2+, ils peuvent agir comme un antioxydant indirect et trouvent notamment des applications dans les émulsions pour inhiber l'oxydation des lipides. Dans notre consortium scientifique, nous avons développé diverses stratégies expérimentales pour cribler et séparer les peptides chélateurs de métaux à partir d'hydrolysats de peptides. Actuellement, une autre approche est en cours de développement avec la construction d'un logiciel. Ce dernier servira d'approche guidée par l'Intelligence Artificielle (IA) pour cribler la présence de MCP dans divers hydrolysats théoriques produits in silico à partir de diverses séquences de protéines théoriques, soumises à divers traitements d'hydrolyse théoriques et règles de complexation. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est de valider expérimentalement la construction de ce logiciel interne permettant le criblage théorique des MCPs dans l'hydrolysat et de l'enrichir avec diverses règles enzymatiques et de complexation.
Keywords
Peptides, Enzymatic hydrolysis of proteins, Screening, Metal-chelating peptides, Coordination chemistry, Emulsions
Subject details
In an ecological transition context related to the bioeconomy, there is a huge importance to discover new biomolecules while exploiting and valorizing coproducts generated by the agro and food industries. Indeed, such by-products are rich in proteins, that can be transformed by proteolysis in peptide hydrolysate. These peptide hydrolysates constitute a bank of peptides in which to screen bioactivities and biofunctionalities. Among them, metal-complexing peptides (MCPs) are of specific interest since they can find various applications according to the target metal ion. While complexing Fe2+ or Cu2+, they can act as an indirect antioxidant and find notably some applications in emulsions for inhibiting lipid oxidation. In our scientific consortium, we developed various experimental strategies for screening and separating Metal-Chelating Peptides from peptide hydrolysate. Currently another approach is under development with the building of a software. This latter one will serve as an IA guided approach to screen the presence of MCPs in various theoretical hydrolysate produced in silico from various theoretical proteins sequences, submitted to various theoretical hydrolysis treatment and complexation rules. In this context, the aim of this PhD thesis is to validate experimentally the construction of this internal software enabling the theoretical screening of MCPs in hydrolysate and enrich it in various enzymatic and complexation rules.
Profil du candidat
Le/la candidat.e recruté.e aura idéalement une formation de biochimiste/ingénieure en biotechnologie avec une appétence pour la chimie, en particulier en ce qui concerne l'étude des interactions peptides-métaux (chimie de coordination). Il/elle devra être capable de communiquer avec l'ingénieur en informatique qui codera le logiciel selon les règles de protéolyse et de complexation peptide/métal telles que définies d'après les données de la littérature. Ayant un profil expérimental, le ou la candidat.e recruté.e réalisera diverses analyses physico-chimiques. Elle/Il sera doté.e de bonnes capacités de rédaction et de communication en anglais. La connaissance de logiciels en bio-informatique serait un plus.
Pour toute thèse proposée au sein de l'Ecole Doctorale, le futur doctorant devra bien être titulaire d'un master avec au moins une mention AB.
Dans tous les cas (diplôme de master ou d'ingénieur français ou étranger, …) le conseil de l'ED examine le dossier comportant :
• le CV du candidat et lettre de motivation
• les notes obtenues au diplôme conférant le grade de master, mention 'Assez Bien' requise au minimum et copie du diplôme s'il est disponible
• 2 lettres de recommandations émanant du Responsable de la filière de formation et du tuteur de stage de fin d'études
• des éléments tangibles sur l'initiation à la recherche (mémoire de recherche, publication, ...).
Le dossier complet de candidature doit être envoyé à la direction de thèse par les adresses messageries des directeurs de thèses.
Candidate profile
The recruited candidate will ideally have a biochemist/biotechnology engineer background with an interest in chemistry, in particular with regard to the study of peptide-metal interactions (coordination chemistry). He/she should be able to communicate with the computer engineer who will code the software according to the rules of proteolysis and peptide/metal complexation as defined in the literature. Having an experimental profile, the recruited candidate will have to be able to carry out various physicochemical analyses. He/she will have good writing and communication skills in English. Knowledge of bioinformatics software would be a plus.
All applicants to the Doctoral School SIMPPÉ must have successfully completed a Master degree or its equivalent with a grade comparable to or better than the French grade AB (corresponding roughly to the upper half of a graduating class). In all cases (French or foreign Master degree, engineering degree, etc.) the counsel of the doctoral school will examine the candidate's dossier, which must include:
• CV and letter of motivation
• the grades obtained for the Master (or equivalent) degree and a copy of the diploma if it is available
• 2 letters of recommendation, preferably from the director of the Master program and the supervisor of the candidate's research project
• written material (publications, Master thesis or report, etc.) related to the candidate's research project.
The complete application file must be sent to the thesis supervisors by email.
Référence biblio
Références bibliographiques
(1) Chalamaiah et al., Regulatory requirements of bioactive peptides (protein hydrolysates) from food proteins. Journal of Functional Foods, 2019, 58, 123–129. https://doi.org/10.1016/j.jff.2019.04.050
(2) Liu et al., Safety considerations on food protein-derived bioactive peptides. Trends in Food Science and Technology, 2020, 96, 199–207. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.12.022
(3) Wang et al., Separation and identification of zinc-chelating peptides from sesame protein hydrolysate using IMAC-Zn2+ and LC-MS/MS. Food Chemistry, 2012, 134(2), 1231–1238. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2012.02.204
(4) Megías et al., Production of copper-chelating peptides after hydrolysis of sunflower proteins with pepsin and pancreatin. LWT - Food Science and Technology, 2008, 41(10), 1973–1977. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2007.11.010
(5) El Hajj et al., Application in Nutrition: Mineral-Binding. 2021. Elsevier Book chapter 19 in Wu, J. and Toldra, F. Book title: Biologically Active Peptides. In press.
(6) Irankunda et al., Inhibition of lipid oxidation in oil-in-water emulsion by metal-chelating peptides and pea hydrolysates. Article in progress.
Autres références de l'équipe en lien avec le sujet :
(10) El Hajj et al., Application in Nutrition: Mineral-Binding. 2021. Elsevier Book chapter 19 in Wu, J. and Toldra, F. Book title: Biologically Active Peptides. In press.
(11) El Hajj et al., Metal-chelating activity of soy and pea protein hydrolysates obtained after different enzymatic treatments from protein isolate. Food Chemistry, 2022, 405(2023) 134788. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.134788
(12) Canabady-Rochelle et al., SPR Screening of Metal-chelating Peptides for their Antioxidant Properties. Food Chemistry, 2018, 239, 478–485. http://dx.doi.org/10.1016/j.foodchem.2017.06.116
(13) El-Hajj et al., Electrically switchable nanolever technology for the screening of metal-chelating peptides in hydrolysates. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2021, 69, 8819–8827. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.1c02199
(14) Paris et al., Metabolomic approach based on LC-HRMS for the fast screening of iron-(II)-chelating peptides in protein hydrolysates. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2021, 413, 315–329. https://rdcu.be/ccYI4
(15) Muhr et al., Chromatographic separation simulation of metal-chelating peptides from surface plasmon resonance. Journal of Separation Sciences, 2020, 43, 2031–2041. http://doi.wiley.com/10.1002/jssc.201900882
(16) Irankunda et al., Metal-chelating peptides separation using immobilized metal ion affinity chromatography: experimental methodology and simulation. Separations, 2022, 9, 370. https://doi.org/10.3390/separations9110370
(17) Csire et al., Both metal-chelating and free radical-scavenging synthetic pentapeptides as efficient inhibitors of reactive oxygen species generation. Metallomics, 2020, 1–10. http://doi:10.1039/d0mt00103a
(18) Csire et al., Bio-inspired casein-derived antioxidant peptides exhibiting a dual direct/indirect mode of action. Inorganic Chemistry, 2022, 1941-1948. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.1c03085