CE43 - Bioéconomie : technologies (chimie, biotechnologie, procédés) spécifiques et approches système

Développement d'un système pour la production de biobriques par évolution dirigée dans la bactérie Bacillus subtilis – BioBrickEvolver

Développement d'un système pour la production de biobriques par évolution dirigée dans la bactérie Bacillus subtilis

Une des approches clés pour obtenir les bio-briques de la biologie de synthèse est l’évolution dirigée. Dans ce contexte, une avancée majeure concerne le développement de systèmes d’évolution dirigée en continu utilisant des vecteurs « orthogonaux » permettant de découpler l’accumulation des mutations dans le gène d’intérêt et dans le génome de la cellule hôte.

Objectif général

bioBrickEvolver vise à développer un système d'évolution dirigée dans la bactérie gram+ Bacillus subtilis. Un pas important vers les applications en biotechnologie sera aussi réalisé puisque l’approche sera appliquée à la production: de nouveaux facteurs de transcription pouvant servir à l’ingénierie de circuits de régulations génétiques chez B. subtilis, et de nouvelles protéines liant des ions inorganiques tels que les métaux lourds qui pourront servir de biosenseurs ou en bioextraction.

Le programme de travail comprend trois aspects :

(1) Le développement d'un système pour l'évolution dirigée dans B. subtilis impliquant la construction sur-mesure de mini-bioréacteurs permettant un suivi en temps réel et le contrôle automatique des pressions de sélection.

(2) L'analyse mathématique et informatique pour l'optimisation du système incluant la réalisation d'un modèle de simulation des dynamiques de populations et l'analyse statistique des paysages adaptatifs.

(3) L'application à la production de biobriques dans le domaine des circuits de régulation génétique et des biosenseurs.

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La microbiologie synthétique est l’une des voies les plus prometteuses pour obtenir plus, moins cher et dans le respect de l’environnement. Une des approches clés pour obtenir les bio-briques de la biologie synthétique est l’évolution dirigée. Dans ce contexte, une avancée majeure concerne le développement de systèmes d’évolution dirigée en continu utilisant des vecteurs « orthogonaux » permettant de découpler l’accumulation des mutations dans le gène d’intérêt et dans le génome de la cellule hôte. Ce projet vise à développer un tel système pour la bactérie gram+ Bacillus subtilis. Un pas important vers les applications en biotechnologie sera aussi réalisé puisque l’approche sera appliquée à la production: de nouveaux facteurs de transcription pouvant servir à l’ingénierie de circuits de régulations génétiques chez B. subtilis, et de nouvelles protéines liant des ions inorganiques tels que les métaux lourds qui pourront servir de biosenseurs ou en bioextraction.

Le programme de travail se décompose en trois parties : développement d’un système d’évolution dirigée dans B. subtilis ; analyses in silico pour l’optimisation du système ; application à la production de biobriques.

B. subtilis est une bactérie de très grand intérêt biotechnologique: c’est la deuxième bactérie modèle après Escherichia coli et donc un châssis naturel pour la biologie synthétique; c’est aussi une bactérie totalement inoffensive du sol (et probablement un commensal normal dans le tube digestif humain) avec une très grande variété de capacités physiologiques ; elle est capable de survive à des conditions extrêmes sous la forme de spore. B. subtilis et plusieurs de ses proches cousins (notamment B. licheniformis et B. amyloliquefaciens) sont largement utilisés pour la production industrielle d’enzymes. De fait, ces bactéries exhibent une remarquable capacité à produire des composés biologiques qui peut être conduite à une échelle industrielle.

Coordinateur du projet

Monsieur Pierre Nicolas (Mathématiques et Informatique Appliquée du Génome à l'Environnement)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

TWB Toulouse White Biotechnology
BVME Biologie végétale et microbiologie environnementales
I2BC Institut de Biologie Intégrative de la Cellule
MICALIS MICrobiologie de l'ALImentation au Service de la Santé Humaine
MaIAGE Mathématiques et Informatique Appliquée du Génome à l'Environnement

Aide de l'ANR 560 469 euros
Début et durée du projet scientifique : - 48 Mois

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