Refactoring voie métabolique pour la production de synthon à partir de sources de carbone renouvelables

Refactoring metabolic pathways for synthon production from renewable carbon sources

• Auteur / Autrice : Claudio jose Remedios Frazao
• Direction : Jean-Marie François
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ingenieries microbienne et enzymatique
• Date : Soutenance le 29/10/2018
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés - Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés / LISBP
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Marie François, Pablo Nikel, Cecilia Roque, Guy Lippens, Brian Jester
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pablo Nikel, Cecilia Roque

Mots clés

Mots clés contrôlés

Carbone

Enzymes

Mots clés libres

Ingénierie métabolique

Voies synthétiques

Ingénierie d’enzymes

(L)-2,4-dihydroxybutyrate

1,3-propanediol

Metabolic engineering

Synthetic pathway

Enzyme engineering

(L)-2,4-dihydroxybutyrate

1,3-propanediol

Résumé

L’ingénierie métabolique utilise des techniques de clonage pour moduler directement les voies métaboliques des microorganismes dans le but de produire des molécules d’intérêts. Précédemment envisagée pour surproduire des métabolites endogènes, l’ingénierie métabolique est aussi considérée maintenant comme une approche prometteuse pour la biosynthèse de composés non naturels par l'expression de voies métaboliques synthétiques. Cependant, malgré leur évolution au cours de millions d’années, les enzymes sont cependant peu ou pas adaptées aux nouvelles fonctions catalytiques requises par ce métabolisme synthétique. Le but de cette thèse est donc d’améliorer deux enzymes qui sont requises pour la construction et le fonctionnement de voies artificielles conduisant à la biosynthèse de molécules d’intérêts, en particulier le (L)-2,4-dihydroxybutyrate et le 1,3-propanediol, en appliquant des concepts d'ingénieries microbienne et enzymatique.

Metabolic engineering, defined as the rational engineering of organisms towards production goals, has greatly evolved since its conception over three decades ago. Once applied to overproduce cell endogenous metabolites, it is now a promising approach also for the biosynthesis of non-natural compounds through the expression of synthetic metabolic pathways. Improved over billions of years by evolution, enzymes are however less adapted to new catalytic functions as required by synthetic metabolism. The present work was aimed at the construction and optimization of artificial routes for the biosynthesis of two industrially relevant commodity chemicals (L-2,4-dihydroxybutyrate and 1,3-propanediol) through the application of concepts of enzyme rational design, directed evolution and microbial engineering.