Des bactéries modifiées pour un usage industriel
Jusqu'à récemment, l'ingénierie génétique des systèmes procaryotes reposait sur une conception coutumière, qui manque cependant de robustesse. Il existe un consensus en faveur d'approches robustes et prévisibles facilitant la conception personnalisable mais standardisée de bactéries modifiées. Pour atteindre cet objectif, le projet ST-FLOW (Standardization and orthogonalization of the gene expression flow for robust engineering of NTN (new-to-nature) biological properties), financé par l'UE, s'est penché sur toutes les étapes du processus, depuis l'assemblage de séquences ADN jusqu'à la production de bactéries modifiées. Les chercheurs se sont particulièrement intéressés à la conception et à l'ingénierie de souches bactériennes adaptées à la biocatalyse et aux biocapteurs environnementaux. Utilisant une approche ascendante, ils ont fusionné des bibliothèques de signaux d'expression génique avec les systèmes rapporteurs appropriés et comblé certaines lacunes dans nos connaissances du flux de l'expression des gènes. Le consortium a développé des plateformes vectorielles cohérentes pour l'assemblage physique/automatisé de brins d'ADN. Les chercheurs ont mis au point un flux d'assemblage de l'ADN appelé MODAL (Modular Overlap-Directed Assembly with Linkers) afin de connecter les séquences d'ADN d'éléments fonctionnels distincts. Un effort considérable a été fait pour identifier les motifs d'ARNm influençant la dégradation et la traduction de transcriptions données, ainsi que pour la quantification du taux de transcription. À cette fin, les chercheurs ont mis au point des protocoles expérimentaux pour estimer la vitesse de passage de l'ARN polymérase à travers une position de promoteur donnée, afin d'avoir une idée du processus réel à l'intérieur d'une cellule bactérienne. Ils ont développé une nouvelle approche combinatoire pour l'ingénierie des sites de clivage de la protéase dans des protéines intéressantes. Cela devrait faciliter un interrupteur protéomique capable de modifier l'ensemble du régime métabolique de la bactérie en cours d'examen. Les résultats de l'étude comprenaient une gamme de souches bactériennes présentant des propriétés nouvelles telles que la capacité de détecter l'arsenic. Dans son ensemble, l'étude ST-FLOW a transformé un ensemble de principes de composition physique en propriétés fonctionnelles prévisibles des systèmes procaryotes. Les connaissances et outils générés aideront à surmonter les limitations de taille des bactéries naturelles et à les doter de nouvelles propriétés. Ces procaryotes modifiés devraient permettre de répondre à d'importants besoins biotechnologiques tels que des biocapteurs de petites molécules importantes sur le plan médical, ainsi que pour la détection de polluants environnementaux.
Mots‑clés
Bactéries, bioingénierie, ST-FLOW, vecteur, site de clivage des protéases
