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Recourir à l’exploitation des données pour faciliter l’identification des clusters de gènes

Un serveur Internet actualisé va permettre d’améliorer l’analyse du matériel génétique. Il aidera les chercheurs à optimiser les bactéries pour la production industrielle de nouveaux antibiotiques, de vitamines et de composés liés aux produits alimentaires.
Recourir à l’exploitation des données pour faciliter l’identification des clusters de gènes
Les peptides synthétisés par la voie ribosomique et modifiés post-traductionnellement (RiPPs), une classe de diverses molécules bactériennes biologiquement actives, ont été sous les feux de la rampe dernièrement du fait de leur vaste potentiel en matière d'applications thérapeutiques. Bien qu’elles puissent sembler peu familières, les bactériocines constituent une famille de molécules qui a été largement mise à profit dans l’industrie alimentaire au cours des dernières décennies. Par exemple, la nisine, une bactériocine dotée de propriétés antimicrobiennes, est utilisée comme agent de conservation d’origine biologique dans les produits laitiers, les conserves et la charcuterie. Ces dernières années, ses applications se sont également étendues au champ biomédical.

Pour faciliter les recherches en matière de RiPPs et de bactériocines, une équipe de scientifiques, en partie soutenue par le projet Rafts4Biotech financé par l’UE, a présenté la dernière version d’un outil logiciel sur Internet appelé BAGEL. L’équipe a récemment publié les caractéristiques du serveur Internet BAGEL4 dans la revue «Nucleic Acids Research». Comme expliqué dans l’article, les serveurs Internet d’exploitation des données pourraient se révéler utiles pour «repérer les origines génétiques d’une activité antimicrobienne observée et par conséquent pour en identifier la structure chimique associée». Cela implique de recourir à des techniques d’exploitation des données et à des algorithmes pour extraire des informations directement depuis Internet.

Les chercheurs expliquent que BAGEL4 est un serveur Internet «qui confère aux utilisateurs la capacité d’identifier et de visualiser des clusters de gènes dans l’ADN procaryote impliqués dans la biosynthèse des RiPPs et des bactériocines (non modifiées)». Sa contribution pourrait également être étendue aux données de séquençage de l’acide ribonucléique. «Globalement, BAGEL4 a été actualisé et doté de nouvelles fonctions; il est plus facile d’utilisation et permet d’exploiter les données liées aux bactériocines et aux RiPPs de manière fiable, rapide et pratique.»

Le projet Rafts4Biotech a été mis en place dans l’objectif de résoudre certaines des problématiques des processus biotechnologiques appliqués aux bactéries. Comme le mentionne le site web du projet: «la performance de ces microorganismes dans des conditions industrielles exigeantes est limitée par la toxicité de certains de leurs composés et par les interactions métaboliques complexes qui ont lieu au sein même des cellules des bactéries».

La stratégie adoptée par Rafts4Biotech repose sur «la restriction de la production de ces composés à des zones spécialisées de la membrane des microbes appelées radeaux lipidiques. Ces zones découvertes récemment présentent un cadre idéal pour éviter les interférences avec le métabolisme et la viabilité des bactéries, et permettent ainsi d’augmenter la productivité».

Un des cas étudiés dans le cadre du projet met l’accent sur la production d’une nouvelle génération d’antibiotiques efficaces pour lutter contre les infections résistantes. «Rafts4Biotech appliquera la technologie des radeaux au développement de produits antimicrobiens à haute valeur ajoutée qui ne peuvent pas être fabriqués normalement du fait de leur toxicité.» La même technologie sera également mise à profit pour la production de ß-carotène et de vitamines A et B, elle remplacera ainsi la production à base de processus chimiques par des bioprocédés durables et réalisables à des températures plus basses, et donc moins consommateurs d’énergie. Un autre cas étudié implique le contrôle et l’élimination de polluants des eaux et des aliments comme le trichloropropane, un solvant industriel utilisé comme agent nettoyant et dégraissant.

Dans un entretien consultable sur le site web de Rafts4Biotech, le coordinateur du projet, Daniel López, explique en détail ce que sont les radeaux lipidiques: «Toutes les membranes cellulaires sont constituées de lipides, et ces derniers s’agrègent en fonction de leurs propriétés physicochimiques. Comme pour l’huile et l’eau qui ne se mélangent pas, certains lipides restent groupés et forment des gouttelettes ou des amas. Ces groupes de lipides s’ancrent dans les protéines des membranes et conditionnent leur fonction». Cette structure de membrane spécialisée est aussi appelée radeau lipidique. «Les protéines d’une membrane peuvent être comparées au moteur d’une voiture, pour fonctionner elles nécessitent le carburant adapté, or les lipides présents dans la membrane jouent très exactement ce rôle de carburant, ils garantissent le bon fonctionnement des protéines.»

Le projet Rafts4Biotech (Synthetic bacterial lipid rafts to optimize industrial bioprocesses) associe différentes expertises dans les domaines de la biologie synthétique, de la biologie des systèmes et de la modélisation mathématique, afin de transposer sa technologie en applications commercialisables.

Pour plus d’informations, veuillez consulter:
site web du projet Rafts4Biotech

Source: D’après des informations communiquées par le projet et des communiqués de presse

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