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Un détecteur de biomécanismes d’intérêt industriel

mercredi 2 juillet 2014

par Agnès Vernet

Grâce à un détecteur de mécanismes, il est possible de trouver de nouvelles enzymes d’intérêt industriel dans les banques métagénomiques.

Bien que l’évolution ait développé un large spectre de capacités enzymatiques, encore largement inexploitées, identifier les molécules d’intérêt pour un processus industriel particulier est un travail fastidieux, qui ne réussit jamais sans un peu de chance. Pour que celle-ci leur sourie davantage, des chercheurs de l’Université de Colombie britannique, à Vancouver, ont développé un détecteur de mécanismes d’intérêt bio-industriel. Il s’agit d’un plasmide contenant un promoteur dont l’activation dépend de la présence de petites molécules aromatiques produites au cours du processus recherché – la dégradation de la lignine pour cette première validation. Si le plasmide se trouve en présence de ces produits de dégradation, il exprime alors une protéine fluorescente verte.
Les chercheurs ont testé ce détecteur sur une banque métagénomique contenant les gènes de bactéries prélevées dans des gisements de houille – contrairement aux sols forestiers, la transformation de ces sources de carbone n’a pas été réalisée par des champignons mais par des bactéries dont on maîtrise encore peu le potentiel ligninolytique. Le plasmide détecteur a donc été cocultivé avec les différentes souches bactériennes isolées de cet écosystème en présence de lignine. En cas de résultat positif, une mutagenèse aléatoire indique la séquence repérée par le senseur. Ces travaux ont permis d’isoler six familles de fonctions impliquées dans la dégradation de la lignine, à travers des gènes codant, a priori, des activités d’oxydoréduction, de formation de peroxyde d’hydrogène, de sécrétion de protéines, d’excrétion de molécules toxiques, de transmission de la signalisation cellulaire et de motilité. Les chercheurs observent aussi que ces gènes sont associés à des séquences connues pour favoriser le transfert horizontal, ce qui expliquerait leur dispersion dans l’écosystème houiller.
Cette méthode d’analyse des banques métagénomiques pourrait permettre de faciliter la découverte de nouvelles molécules biologiques d’intérêt industrielle. Elle participerait alors à l’optimisation des voies de biosynthèse de carburants, de la chimie verte et à l’élaboration de processus alternatifs à la pétrochimie. D’ailleurs, ce détecteur est déjà l’objet d’un brevet détenu par l’Université de Colombie britannique et une spin-off a été créée afin de le développer dans une approche industrielle.

Strachan CR et al. (2014) Proc Natl Acad Sci USA,
doi:10.1073/pnas.1401631111

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Représentation d’une culture positive ou négative à la ligninolyse.
© Cameron Strachan/Université de Colombie britannique

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