La biocatalyse dans la synthèse chimique
L'un des problèmes de la production des CB est que les micro-organismes utilisent des nutriments principalement pour en faire de la biomasse au lieu d'enzymes. Ainsi, la canalisation du processus de production des enzymes est un objectif recherché dans la recherche en biotechnologie. Le projet MAZPROTEC («Two-step-strategy towards an orthogonal bio-system»), financé par l'UE, cherchait à introduire un principe innovant dans la production des biocatalyseurs. Les chercheurs ont utilisé la capacité des cellules bactériennes d'Escherichia coli pour sélectionner à l'échelle cellulaire les protéines à synthétiser. E. coli utilise le système de toxine-antitoxine MazEF pour la sélection. MazF est une toxine, une enzyme d'hydrolysation d'ARN qui digère les molécules d'ARNm contenant des triplés de la séquence ACA, qui est normalement contrôlée par MazE. La MazF activée empêche la synthèse de protéines de la majorité des ARNm, alors que les ARNm sans ACA sont toujours traduits. Dans le cadre du projet MAZPROTEC, l'objectif était d'utiliser ce mécanisme pour forcer la cellule à consacrer entièrement ses ressources à la production des protéines recherchées. Les chercheurs ont testé leur application dans le système modèle de synthèse à 12 étapes de l'acide N-acétyl-neuraminique terminal (Neu5Ac), un précurseur de médicaments antiviraux, en commençant par le glucose (Glc) et la N-acétyl-D-glucosamine (GlcNAc). Ils ont mené des tests avec un système réduit basé sur la souche E. coli dépourvue de gène et les enzymes nécessaires à la conversion de GlcNAc et du phosphoénolpyruvate. Il a été clairement démontré qu'après la surexpression de MazF, les activités de synthèse protéique ont été réorientées en plus grande partie dans la synthèse de protéines recombinantes de gènes sans ACA face aux gènes normaux. Plus important encore, cela a été corrélé avec une augmentation considérable de la production de Neu5Ac dans le système sans ACA une fois comparé à un système similaire en utilisant des gènes contenant la séquence ACA. En résumé, MAZPROTEC a démontré une réorganisation massive de la synthèse de protéines en utilisant le système MazEF comme stratégie parfaitement adaptée pour renforcer la productivité dans la biocatalyse à plusieurs étapes. Cette méthode devrait être un élément important dans la construction des réactions en chaîne biocatalytiques, principalement dans l'industrie de la chimie fine.
Mots‑clés
Biocatalyse, synthèse chimique, catalyseurs biologiques, production enzymatique, MazEF
