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Des ordinateurs contribuent au développement d'un micro-organisme du biocarburant

Les combustibles fossiles et les plastiques sont une cause majeure de pollution environnementale et leur production dépend de réserves de pétrole non renouvelables. Dans la recherche d'une production durable de produits chimiques respectueux de l'environnement, une solution consiste à utiliser des micro-organismes modifiés génétiquement.
Des ordinateurs contribuent au développement d'un micro-organisme du biocarburant
Les gènes encodés dans les micro-organismes peuvent être modifiés ou de nouveaux gènes peuvent être insérés de différents organismes pour développer des micro-organismes capables de produire efficacement des bioplastiques ou des biocarburants. Ces processus biologiques (appelés chimie verte) sont renouvelables et moins polluants par rapport aux processus de production classiques basés sur des produits pétrochimiques.

Le nombre de combinaisons possibles pour intégrer les gènes de différents organismes dans un hôte microbien est trop complexe pour être exploré à l'aide de techniques traditionnelles. À la place, les ordinateurs sont utilisés pour déterminer des stratégies de génie génétique pour concevoir des souches efficaces de micro-organismes et leur utilisation dans des expériences.

Le projet financé par l'UE PSEUDOMODEL (Integrative modeling and engineering of Pseudomonas putida for green chemistry) a développé des techniques de calcul pour aider à prédire des stratégies de génie génétique pour une production efficace de biocarburants et de bioplastiques.

Les chercheurs ont assemblé un ensemble de données du répertoire enzymatique de 23 micro-organismes et développé un cadre informatique pour prédire le nombre minimum d'interventions pour contrôler l'activité des voies cellulaires. Les résultats ont permis d'identifier une série d'objectifs prometteurs pour le génie génétique.

Le micro-organisme Pseudomonas putida KT2440 est bien compris par les scientifiques et est utilisé dans la production de polyhydroxyalkanoates (PHA), importants précurseurs pour les bioplastiques. Des modèles existants de P. putida KT2440 ont été comparés et testés et le cadre informatique PSEUDOMODEL a été utilisé pour prédire les stratégies de génie génétique pour la production efficace de l'acétyl-coenzyme A, un important précurseur du PHA.

Trois scénarios différents ont été explorés. Ils étaient l'optimisation de la croissance microbienne, l'optimisation du rendement d'acétyl-coenzyme A et l'optimisation combinée de la croissance et du rendement d'acétyl-coenzyme A. Les résultats ont montré que des stratégies de génie alternatives pourraient augmenter la croissance de jusqu'à 147 %, et la production de PHA de jusqu'à 136 %. En outre, le second scénario suggérait que la production d'acétyl-coenzyme A est limitée par le taux d'absorption du succinate.

Le micro-organisme P. putida DOT-T1E, qui est connu pour sa tolérance aux composés toxiques, a également été étudié et modifié génétiquement pour améliorer sa tolérance. Les souches modifiées obtenues représentent des systèmes hôtes prometteurs pour la production efficace de n-Butanol, un biocarburant prometteur de la nouvelle génération en raison de sa grande densité énergétique, de sa sécurité d'utilisation et de la possibilité d'utilisation directe dans les moteurs à essence.

PSEUDOMODEL aidera à découvrir de nouvelles souches modifiées de micro-organismes pour la production efficace de biocarburants et de composés biodégradables. Il aidera en outre l'UE à devenir un leader mondial de la chimie verte, réduisant de la sorte la pollution environnementale et promouvant l'indépendance économique de la production de pétrole.

Informations connexes

Mots-clés

Chimie verte, génie génétique, Pseudomonas putida KT2440, polyhydroxyalkanoates, acétyl-coenzyme A, succinate, P. putida DOT-T1E, n-Butanol