Functional characterization of laccases and bilirubin oxidase genes, belonging to the muticopper oxidase gene family, in the coprophilous fungus Podospora anserina : towards a better understanding of lignocellulose degradation by fungi

• Auteur / Autrice : Ning Xie
• Direction : Florence Chapeland-Leclerc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie [procaryote et] eucaryote
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bilirubine

Amine oxidase (copper-containing)

Laccase

Podospora

Résumé

L'amélioration de la transformation de la biomasse des plantes pour en faire des biocarburants est une étape importante pour le développement de nouvelles sources d'énergie propres et renouvelables. Les multicopper oxydases (MCOs), tout particulièrement les laccases, sont supposées être impliquées dans la lyse de la lignine, étape prérequise pour une dégradation efficace de la cellulose en sucres fermentables. Les laccases fongiques sont utilisées dans beaucoup d'applications biotechnologiques comme l'industrie textile, la bioremédiation et comme biosenseurs. Plus récemment, d'autres MCOs, les « bilirubines oxydases like » (BODs), ont été montrées comme ayant une activité laccase. Les fonctions des MCOs, particulièrement durant la dégradation de la lignocellulose, n'ont pas encore été complétement caractérisées. Les recherches sur les gènes MCOs de Podospora anserina pourraient contribuer à élucider le fonctionnement des laccases chez les champignons filamenteux. Le rôle des neuf laccases sensus stricto, d'une MCO proche et de deux BODs chez le champignon ascomycète P. Anserina a été étudié par inactivation ciblée de gènes: Dans nos conditions, aucun gène inactivé ne jouait un rôle clé dans le développement de P. Anserina. Cependant nos résultats montrent que les neuf mutants de laccase, ainsi que celui de la MCO proche et des deux BODs étaient significativement affectés dans leur capacité à utiliser le bois comme source nutritionnelle. Les MCOs apparaissent être impliquées à différents niveaux dans le processus de la dégradation de la lignocellulose, notamment dans la croissance en présence de lignine, la dégradation de la cellulose et dans la résistance aux composés phénoliques et au peroxyde. L'analyse des double-mutants a révélé une redondance fonctionnelle au sein des MCOs. Finallement, nous confirmons que les BODs de P. Anserina ont une activité laccase. Ceci intéressant pour des applications en biotechnologie car ce sont des enzymes thermorésistantes.

Transformation of plant biomass into biofuels may supply environmentally friendly alternative biological sources of energy. Multicopper oxidases (MCOs), especially laccases, are supposed to be involved in the lysis of lignin, a prerequisite step for efficient breakdown of cellulose into fermentable sugars. Fungal laccases are used in many biotechnological applications such as in textile industries, bioremediation and as biosensors. More recently, other MCOs, the Billirubin Oxidases-like (BODs), were found to have laccase activity. The functions of MCOs, especially their roles during lignocellulose degradation, have not yet been fully investigated. Research on MCOs genes in Podospora anserina may contribute in the deciphering of the mechanisms of laccase roles in filamentous fungi. The roles of nine canonical laccases, one related MCO and two BODs of the ascomycete fungus P. Anserina were investigated by targeted gene deletion. In our conditions, none of the deleted gene played a key role in the development of P. Anserina. However, our data show that the nine laccase mutants, as well as the MCO and the two BOD mutants were significantly reduced in their ability to use wood as food source. MCOs appea to be involved at several stages of lignocellulose breakdown, including growth in the presence of lignin, degradation of cellulose, resistance to phenolics and peroxide. Double mutant analysis evidenced functional redundancy among MCOs. Finally, we confirm that the BODs of P. Anserina have laccase activity. Lnterstingly of applications in biotechnology, this activity is thermoresistant.