La levure de boulanger, Saccharomyces cerevisiae, a été largement conçue pour produire une grande variété de produits chimiques qui ne sont pas produits naturellement par la levure, y compris le monomère important pour le caoutchouc synthétique, l’isoprène. Cependant, tous les organismes évoluent naturellement pour une meilleure survie plutôt que pour une biosynthèse maximisée de produits d’intérêt humain. S. cerevisiae ne fait pas exception. Une croissance cellulaire altérée a été observée au cours de son ingénierie par compartimentation des voies pour une biosynthèse améliorée de l’isoprène.
Pour résoudre ce problème, des chercheurs du Collège de génie chimique et biologique de l’Université du Zhejiang ont développé un système de contrôle dynamique sensible à la température pour réguler le temps d’initiation de la biosynthèse de l’isoprène pendant la fermentation. Cette étude a été publiée en ligne dans Frontières de la science et de l’ingénierie chimiques.
L’activateur transcriptionnel natif Gal4p de S. cerevisiae a été conçu pour gagner en sensibilité à la température et pendant ce temps, son expression était pilotée par un promoteur de choc thermique. De cette manière, un système de régulation de température double a été développé, dont l’application a conduit à une expression limitée des gènes de la voie à la température optimale pour la croissance cellulaire (30 ° C) et à une expression génique améliorée lorsque la température de culture a été commutée à la température optimale pour synthèse d’isoprène (37 °C).
Le mutant Gal4p « sensible au froid » jouant le rôle clé de régulation a été créé par la technologie d’évolution dirigée lauréate du prix Nobel. Pour faciliter la sélection rapide et précise des mutants sensibles à la température à partir de la bibliothèque de mutants aléatoires contenant des milliers de mutants, une méthode de criblage à haut débit indiquée par la croissance a été établie sur la base de la cytotoxicité de la 5-fluorouridine formée par la conversion catalysée par URA3 de 5- acide fluoro-orotique. La corrélation négative entre l’activité Gal4p à une certaine température et la biomasse des souches accumulant la 5-fluorouridine a permis la sélection de mutants Gal4p avec une activité plus faible à 30 °C et une activité plus élevée à 37 °C.
Lorsque le mutant Gal4p « sensible au froid » a été exprimé sous le contrôle d’un promoteur de choc thermique, son activité régulatrice à la température permissive a encore été augmentée en raison du niveau d’expression accru et de l’expression basale des gènes de la voie à la température restrictive. a encore été réduit. L’emploi de cette stratégie de double contrôle de la température a conduit à des améliorations de 34,5 % et 72 % de la croissance cellulaire et de la production d’isoprène de S. cerevisiae, respectivement. Cette étude rapporte la création des premières variantes sensibles au froid de Gal4p par évolution dirigée et fournit un système de contrôle de température double pour l’ingénierie des levures qui peut également être propice à la biosynthèse d’autres produits naturels de grande valeur.
Jiaxi Lin et al, Développement d’un système de contrôle de température double pour la biosynthèse de l’isoprène chez Saccharomyces cerevisiae, Frontières de la science et de l’ingénierie chimiques (2021). DOI : 10.1007/s11705-021-2088-0
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