La conception de nouvelles protéines par évolution dirigée des bactéries
Les chercheurs du projet DESB (Directed evolution in vivo enabled through genetic circuits in a synthetic biology approach) ont ainsi proposé une nouvelle approche. Ils ont décidé d'employer E. coli comme système de mutagénèse in vivo pour produire des protéines de qualité optimale et possédant les propriétés désirées. En exploitant une méthode de synthèse biologique pour développer les circuits génétiques, ils ont pu vérifier le taux de mutagénèse et s'assurer de la rigueur de la sélection obtenue. Pour commencer, les partenaires du projet DESB ont développé la méthode BASIC (pour, Biopart assembly standard for idempotent cloning). Cette méthode fiable, souple et simple d'assemblage ADN permet d'assembler sept séquences avec plus de 90 % d'exactitude dont quatre à plus de 99 %. L'avantage de cette méthode est sa modularité car elle permet aux chercheurs de développer des bibliothèques complètes et universelles de séquences et de les partager efficacement. La structure BASIC peut être utilisée pour coder le promoteur, les sites de liaisons ribosomiques, les mutations génétiques et les bibliothèques de marqueurs de protéines. Les chercheurs ont utilisé BASIC pour développer des circuits génétiques faisant fonction de contrôleurs du système génétique mutateur. Ils ont ainsi pu démontrer qu'il était possible de cibler un gène particulier à l'intérieur d'une cellule vivante en réalisant une désamination de la cytosine en uracile. Ils ont par ailleurs utilisé la protéine GFP (pour green fluorescent protein) pour visualiser l'effet des mutations sur la fluorescence. Les travaux du projet sont révolutionnaires car ils représentent une première étape pour développer un système évolutif et auto-sélectif de production protéique à l'échelle industrielle. Ce système devrait par conséquent permettre d'explorer plus efficacement la diversité mutationnelle et donc la sélection et l'optimisation des protéines via ces circuits génétiques in vivo. Les applications potentielles de ce système balaient un large spectre, allant de la production de nouveaux composés, à la biomédecine, en passant par les carburants durables ou de nouvelles classes de matériaux programmables.
Mots‑clés
Évolution dirigée, production de protéines, DESB, circuits génétiques, mutagénèse