Fabriquer des enzymes oxydantes
Le projet OXYGREEN («Effective redesign of oxidative enzymes for green chemistry»), financé par l'UE, a mis au point des outils pour concevoir des enzymes oxydantes à l'intention de l'industrie et des biotechnologies. Les chercheurs ont étudié trois familles de biocatalyseurs: les dioxygénases dépendant de l'alpha-cétoglutarate à fer non hémique (KGDO), les monooxygénases Baeyer-Villiger (BVMO) et les monooxygénases mammaliennes P450. L'exploration de la fonction et de la structure des enzymes s'est traduite par des progrès notables. Les chercheurs ont déterminé la structure de dix nouvelles protéines, et les ont chargées dans une banque de données de protéines publique. Ces connaissances ont aussi servi à réaliser un film montrant au niveau atomique comment une enzyme réalise une oxydation sélective. Le projet OXYGREEN a aussi réalisé MuteinDB, un ensemble d'outils accessibles gratuitement par le Web et apportant des informations complètes sur les mutéines (des enzymes mutées). Il a aussi défini les méthodologies pour construire et analyser des bibliothèques de haute qualité sur les mutants d'enzymes. Il s'agit d'un plateau de microtitrage électrochimique pour le criblage des monooxygénases P450, du criblage couplé aux enzymes pour les BVMOs, et du criblage des KGDO en fonction du produit. Les chercheurs ont aussi optimisé la méthode en quatre étapes de mutagenèse à saturation de séquence, ainsi que l'outil de calcul 3D Mutagenesis Assistant Program. Le criblage des familles d'enzymes sélectionnées a conduit à la découverte de mutants intéressants. Les monooxygénases P450 générées ont montré de bonnes performances dans un environnement industriel et ont déjà été brevetées. L'hydroxyproline est un acide aminé qu'il était impossible de synthétiser efficacement à l'échelle industrielle jusqu'à la mise au point du processus de biocatalyse par cellule entière basée sur une KGDO. Ce processus biologique prometteur est en cours de test pilote et le transfert de technologie a déjà été fait. Les BVMO ont de nombreuses applications dans l'industrie, comme la synthèse de l'acide 3-hydroxypropionique, de lactones parfumées et de monomères du polyamide-9. Plusieurs des BVMO nouvellement synthétisées sont à l'étude en vue d'une demande de brevet, et certaines sont déjà commercialisées. Les connaissances et les techniques de génie enzymatique sont disponibles sur le site web Oxygreen Services . Ce genre de collaboration entre les universités et les entreprises soutiendra d'autres recherches sur le génie enzymatique et assureront une commercialisation rapide des produits. Ces processus biologiques, verts, durables, économiques et basés sur des ressources renouvelables renforceront la compétitivité de l'UE. Ils pourraient être utilisés dans la production de biocarburants, textiles, parfums, engrais, additifs alimentaires, matériaux d'emballage et médicaments.
Mots‑clés
Enzyme oxydante, enzyme, catalyseur, réaction chimique, chimie verte, biotechnologique, dioxygénases dépendant de l'alpha-cétoglutarate, monooxygénases Baeyer-Villiger, monooxygénases P450, mutéine, hydroxyproline, polyamide-9
