Un système microbien pour synthétiser les terpènes
Les terpènes sont largement utilisés en médecine, dans les additifs alimentaires, les cosmétiques, la lutte biologique, l’industrie énergétique et bien d’autres domaines. Ces dernières années, les terpènes ont attiré de plus en plus l’attention en raison de leur haute densité énergétique, de leur faible point de congélation et des faibles émissions de carbone de leurs produits hydrogénés.
La synthèse des terpènes
La production traditionnelle de terpènes est l’extraction à partir de plantes naturelles ou la synthèse chimique. Cependant, ces deux méthodes présentent les problèmes d’un faible rendement, d’une forte consommation d’énergie, d’un processus complexe et d’une forte pollution.
Avec le développement de la biologie synthétique et la demande croissante d’énergie verte et durable, l’utilisation de sucres renouvelables comme matières premières et de microorganismes génétiquement modifiés comme hôtes pour produire les produits souhaités est devenue une nouvelle priorité.
« Un grand nombre de produits de fermentation microbienne sont des solvants organiques qui présentent un certain degré de toxicité pour les cellules hôtes », a déclaré le professeur Haibo Zhang de l’Institut de bioénergie et de technologie des bioprocédés de Qingdao (QIBEBT) de l’Académie chinoise des sciences. « Cependant, la plupart des études sur l’ingénierie par microbes pour produire divers produits chimiques se sont concentrées sur l’amélioration de l’efficacité métabolique des souches hôtes, et relativement peu d’études ont porté sur l’amélioration de la tolérance des souches hôtes aux produits toxiques ».
Une nouvelle souche plus efficace
Pour augmenter la tolérance d’Escherichia coli BL21(DE3) au sabinène, un monoterpène bicyclique, le groupe du professeur Zhang a fait évoluer cette souche par une évolution adaptative en laboratoire (ALE) et a obtenu un mutant XYF(DE3) tolérant au sabinène. La production de sabinène de XYF(DE3) a atteint 191,76 mg/L, soit 8,43 fois plus que celle de la souche parentale.
Le groupe a également révélé des voies et des gènes clés liés à l’amélioration de la tolérance au XYF(DE3) par le reséquençage du génome, l’analyse du transcriptome et l’ingénierie transversale. Pour la première fois, les gènes ybcK, ygiZ et scpA ont été identifiés comme étant importants pour la tolérance au terpène dans E. coli BL21(DE3).
Ces travaux fournissent des informations précieuses pour la conception de stratégies rationnelles visant à optimiser le système de biosynthèse microbienne du sabinène ou même d’autres terpénoïdes.
Cette recherche a été publiée dans Biotechnology for Biofuels.
Source : Chinese Academy of Sciences
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