Vers une biodiversité artificielle
Fait étonnant, la complexité des organismes vivants ne correspond pas à leur composition chimique, qui est relativement simple. L'élucidation des mécanismes de la biogenèse de l'ADN a encouragé les scientifiques à envisager la fabrication de systèmes vivants. En effet, le génie génétique est un outil remarquable qui permet à la biologie moderne de produire pratiquement toute substance imaginable présentant un intérêt médical ou industriel. Les partenaires du projet METACODE(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (Code-engineered new-to-nature microbial cell factories for novel and safety enhanced bio-production), financé par l'UE, ont entrepris d'exploiter le génie génétique des microbes et de produire des produits antimicrobiens à base de peptides. Pour cela, ils ont utilisé une nouvelle chimie bio-orthogonale associée à la fabrication de code génétique parallèle dans des souches microbiennes. Le but ultime consistait à générer des molécules qui pourraient être adaptées à plusieurs processus de production par fermentation. Les chercheurs ont également utilisé la technologie de biotine-streptavidine pour créer une métathèse de métallo-enzyme artificielle qui a catalysé la métathèse d'oléfine, une réaction organométallique archétype absente du répertoire des enzymes naturelles. La métathèse évoluée présente un cofacteur abiotique au sein d'un échafaudage protéique (par ex. un complexe ruthénium-protéine) qui peut catalyser la métathèse d'oléfine avec différents substrats dans le périplasme de l'Escherichia coli. Ils ont également produit une synthétase d'ARNt capable d'activer un acide aminé apte à la métathèse qui pourrait être incorporé à des protéines recombinantes. En reconcevant les capacités métaboliques existantes de l'Escherichia coli, les scientifiques sont parvenus à apprendre aux cellules microbiennes à synthétiser elles-mêmes ces nouvelles composantes. Pour ce faire, ils ont réassigné certains codons du code génétique pour produire des acides aminés artificiels. Les clones bactériens produits par METACODE fournissent des usines synthétiques qui pourraient déclencher des réactions de métathèse catalysées par enzymes non présentes dans les organismes vivants. Elles pourraient alors servir de plateformes pour la production de nouveaux produits antimicrobiens à base de protéines. Le projet a démontré que l'évolution des cellules synthétiques est faisable et qu'elles peuvent être utilisées comme systèmes bioconfinés, voir Inside Cover: Chemical Evolution of a Bacterial Proteome(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). Ils ont également démontré qu'il est possible d'obtenir un complexe ruthénium-protéine pouvant catalyser la métathèse d'oléfine – une réaction organométallique archétypique sans équivalent dans la nature, mais fonctionnant en laboratoire. Cela a permis au projet de développer un système unique de criblage dans le métacode. Pour plus d'informations, veuillez consulter Évolution dirigée des métallo-enzymes artificielles pour une métathèse in vivo(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre).
Mots‑clés
Biodiversité, biotechnologie, génie génétique, produit antimicrobien, métalloenzyme, métathèse, acide aminé, Escherichia coli
