Deinococcus geothermalis genome scale structure study to design and engineer heterologous metabolic pathways

par Julie Zaworski

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de François Képès.

Le président du jury était Catherine Beal.

Le jury était composé de Jean-Paul Léonetti, Guillaume Letellier, Bruno Dumas.

Les rapporteurs étaient Jean-François Cavin, Ivan Matic.

  • Titre traduit

    Etude de l'architecture du génome de Deinococcus geothermalis pour la conception et l'ingénierie de voie métaboliques hétérologues


  • Résumé

    Deinococcus geothermalis est un organisme non-model intéressant pour les bio-productions de part sa résistance extrême et ses capacités de fermentation partant de diverses sources de carbone. Cependant les outils d’ingénierie permettant une fine maîtrise des voix métaboliques restent limités pour cet organisme. Le but de ce travail de thèse, est d’essayer de surpasser cet obstacle à travers l’observation des motifs génétiques et de leur organisation. L’analyses de ces motifs a été menée via deux approches. La première est l’étude de l’impact de la position dans le génome sur l’expression d’une cassette reportrice. Grâce à une collection de 150 souches, nous avons observé que l’expression est plus forte au niveau de l’origine de réplication que du terminus. Une autre observation concerne la présence de zone de forte expression réparties symétriquement le long du chromosome. La seconde approche est l’analyse des motifs génétiques en cas de stress grace outil GREAT:SCAN:patterns. Ces motifs sont fortement liés régulation de l’expression des gènes et sont des points intéressant pour l’ingénierie du génome. En analysant les résultats de différentes conditions de stress ainsi que les régulons décrits dans la littérature, nous avons pu observer que des stress voisins partagent les mêmes motifs et que ces motifs semblent conservés chez des organismes distants. Ces deux approches ont permis de déterminer des positions d’insertion dans le génome intéressantes pour l’ingénierie métabolique.


  • Résumé

    Deinococcus geothermalis is a non-model organism of high interest for bio-manufacturing since it shows a extreme resistance and good capacities for fermentation process on different carbon sources. However the engineering tools are limited to finely tuned metabolic pathways for bio-productions. This PhD work aims at contributing to overcome this obstacle through a whole-genome approach to the issue of understanding the genomic organization of D. geothermalis and defined interesting genomic locations. The whole-genome approach is based on the existence of genome-scale patterns that were analyzed in two different ways. A first approach consisted of studying the influence of the genome location on the expression of a reporter cassette. On a library of over 150 strains, the expression is higher near the origin of replication than near the terminus, a common observation. However, other hot spots of expression along the genome additionally appeared with a symmetric distribution about the origin of replication. The second approach consisted of analyzing the genomic patterns under stress through the in-house GREAT:SCAN:patterns software. These patterns interrelate with gene expression regulation and are an interesting key for genome engineering. Testing different stress conditions and considering the matching regulons as described in the literature, it appeared that related stresses share genomic patterns. Moreover these patterns tend to be conserved between distant organisms. These two approaches lead to define interesting genome loci for inserting genes encoding the enzymes of a pathway, with a view to metabolic engineering.



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Informations

  • Sous le titre : Deinococcus geothermalis genome scale structure study to design and engineer heterologous metabolic pathways
  • Détails : 1 vol. ( xix-150 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. [111]-119.
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