LES GLYOXAL OXYDASE DE PYCNOPORUS CINNABARINUS : PRODUCTION, CARACTERISATION ET APPLICATIONS

par Mariane Daou

Thèse de doctorat en Biologie

Sous la direction de Craig Faulds.

Thèses en préparation à Aix-Marseille , dans le cadre de Sciences de la vie et de la santé (62) .


  • Résumé

    La biomasse végétale est une alternative durable et écologique pour les ressources fossiles. L'exploitation et la valorisation de cette biomasse sont rendues possibles grâce à la capacité naturelle des enzymes fongiques à dégrader et modifier cette biomasse. Parmi ces enzymes, les glyoxal oxydases génératrices de H2O2 (GLOX) restent un groupe peu étudié avec un seul exemple de protéine caractérisée dans la littérature à partir d’un champignon dégradant le bois. Dans cette thèse, trois GLOX, précédemment identifiées dans le génome du champignon dégradant le bois Pycnoporus cinnabarinus (PciGLOX), ont été sélectionnées, produites par voie hétérologue et caractérisées. La caractérisation a révélé des différences entre les trois PciGLOX dans la stabilité des protéines, la spécificité du substrat et l’efficacité catalytique. Les protéines PciGLOX sont produites sous leur forme inactive et leur mécanisme d'activation a été étudié. La capacité des GLOX à catalyser la réaction d'oxydation du 5-hydroxyméthylfurfural (HMF), d’intérêt industriel, a été étudiée pour la première fois dans ce travail. Le HMF a été oxydé par PciGLOX en acide 5-hydroxyméthyl-2-furancarboxylique (HMFCA) comme produit principal. Le HMFCA est difficile à produire par catalyse chimique et est utilisé dans la production de polyesters et de produits pharmaceutiques. PciGLOX ont également été capables de produire l’acide furandicarboxylique (FDCA), qui est un précurseur dans les procédés de production du bioplastique. Ce travail ouvre de nouvelles perspectives pour étudier plus en détail le rôle de GLOX dans la dégradation de la lignocellulose, et dans les applications biotechnologiques.

  • Titre traduit

    Glyoxal oxidases from Pycnoporus cinnabarinus: Production, characterization and application


  • Résumé

    Plant biomass is a sustainable and eco-friendly alternative for fossil fuels. The exploitation and valorisation of plant biomass is possible through biotechnological processes that rely on the natural ability of fungal enzymes to degrade and modify this biomass. Among these enzymes are H2O2-generating glyoxal oxidases (GLOX), which haven’t been extensively studied with only one example in the literature on GLOX from wood-degrading fungi. In this thesis three GLOX, previously identified in the genome of the wood-degrading fungus Pycnoporus cinnabarinus (PciGLOX), were heterologously produced and characterisation. The three PciGLOX showed differences in their stability, substrate preferences and catalytic properties. The ability of GLOX to catalyse the biotechnologically important oxidation reaction of 5-hydroxymethylfurfural (HMF) was investigated for the first time in this work. PciGLOX oxidized HMF to 5-hydroxymethyl-2-furancarboxylic acid (HMFCA), which is difficult to produce via chemical catalysis and is used in polyesters and pharmaceutical products production. PciGLOX were also able to oxidize HMF derivatives leading to the formation of the final product furandicarboxylic acid (FDCA), which is a bioplastic precursor. PciGlOX proteins are produced in their inactive form and their activation mechanism was investigated in this thesis. This work opens new prospects to investigate more the role of GLOX in plant biomass degradation and biotechnology, and the possible optimization techniques of the catalytic properties of this enzyme.