Vers l'optimisation du cocktail cellulolytique de trichoderma reesei par les protéines apparentées aux expansines

par Jonathan Verbeke

Thèse de doctorat en Biotechnologie

Sous la direction de Marcel Asther et de Senta Heiss-Blanquet.

Soutenue en 2009

à Aix-Marseille 1 , en partenariat avec Université de Provence. Section sciences (autre partenaire) .


  • Résumé

    La production industrielle de bioéthanol à partir de biomasse lignocellulosique nécessite l'amélioration de l'efficacité hydrolytique du cocktail enzymatique de Trichoderma reesei. Ce champignon filamenteux présente l'intérêt de sécréter des enzymes cellulolytiques en grande quantité mais l'analyse de son génome montre que la diversité de gènes codant ces enzymes est restreinte. C'est pourquoi, dans ce travail, une complémentation de ce cocktail par des enzymes auxiliaires a été envisagée. Récemment, la présence de la swollénine, une protéine apparentée aux expansines végétales, a été mise en évidence chez T. Reesei. Sa capacité à écarter les fibres de cellulose et l'induction de son gène parallèle à ceux des cellulases laisse penser que cette protéine peut avoir un rôle auxiliaire pendant la cellulolyse. L'étude in silico de séquences comportant des similarités avec les expansines chez les champignons a montré l'existence de plusieurs familles dont une est absente chez T. Reesei. Un représentant de cette famille, la protéine CELA d'Aspergillus fumigatus ainsi qu'une swollénine de cette espèce, SWOAfu, ont donc été choisies pour une expression hétérologue dans T. Reesei. De plus, des constructions chimériques destinées à rapprocher physiquement SWOAfu de la cellobiohydrolase CBH1 de T. Reesei ont été réalisées. Cette protéine de fusion, qui devrait permettre d'augmenter leur synergie a également été exprimée dans T. Reesei. Enfin, pour étudier une implication éventuelle des protéines Endoglucanase-45/Expansin-Like (EEL) de T. Reesei dans l'hydrolyse de la lignocellulose, des études transcriptionnelles ont été réalisées dans des conditions d’induction de cellulases. Une expression constitutive d'une d'entre elles, semblable à celle de l'endoglucanase Cel5b a pu être montrée. Après analyse de leur structure protéique et de leurs promoteurs, les fonctions potentielles des protéines EEL sont discutées.

  • Titre traduit

    To the optimisation of the trichoderma reesei cellulolytic cocktail by expansin-like proteins


  • Résumé

    The industrial production of bioethanol from lignocellulosic biomass requires the increase of the hydrolytic efficiency of the enzymatic pool produced by Trichoderma reesei. This fungus is able to secrete large amounts of cellulolytic enzymes, but its genome shows a low diversity of genes encoding these enzymes. Therefore, in this work, a complementation of this cocktail with auxiliary proteins was envisaged. Recently, the presence of swollenin, a protein related to plant expansins, was brought to light in T. Reesei. Its capacity to loosen cellulose fibers and the induction of its gene parallel to cellulase genes suggests that this protein could have an auxiliary role in cellulose hydrolysis. A database search of sequences presenting similarities with plant expansins in fungi showed that different families exist, one of which is absent in T. Reesei. CELA from Aspergillus fumigatus, a protein belonging to this family, and a swollenin from this species, SWOAfu, were selected for heterologous expression in T. Reesei. Moreover, chimeric protein constructions were realised to approach the catalytic domains of SWOAfu and the cellobiohydrolase CBH1 from T. Reesei. This chimeric protein which should lead to an increase of their synergy was also expressed in T. Reesei. Finally, in order to investigate a potential implication of Endoglucanase-45/Expansin-Like (EEL) proteins of T. Reesei in the cellulolytic process, transcriptional studies were realised under conditions of cellulase induction. A constitutive expression, similarly to the endoglucanase Cel5b, was shown for one of them. Potential functions of the EEL proteins are discussed with regard to their protein and promoter structure.

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Informations

  • Détails : 1 vol. ([12]-142-[6] p.
  • Annexes : Bibliographie p. 125-142

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