Etude de la production d'un antioxydant le 3,4-DHPA par Sulfolobus solfataricus, archée hyperthermophile par des approches multidisciplinaires.

• Auteur / Autrice : Alexia Comte
• Direction : Gaël Erauso, Jean Lorquin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 12/07/2013
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la vie et de la santé (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Valérie Michotey
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean Lorquin, Guillermina Hernandez-Raquet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Françoise Fayolle-Guichard, Fabrice Confalonieri

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sulfolobus solfataricus

Antioxydants

Microorganismes d'intérêt industriel

Mots clés libres

L-tyrosine

Acide 3,4-dihydroxyphénylacétique

Acide 4-hydroxyphénylacétique

Sulfolobus solfataricus 98/2

Toluène -4-monooxygénases

Catéchol 2,3dioxygénase

L-tyrosine

3,4-dihydroxyphenylacetic acid

4-hydroxyphenylacetic acid

Sulfolobus solfataricus 98/2

Toluene -4-monooxygenases

Catechol 2,3dioxygenase

Résumé

L'objectif est de produire un antioxydant puissant, l'acide 3,4-dihydroxyphénylacétique (3,4-DHPA) à partir de la L-tyrosine chez l'archée hyperthermophile et acidophile, Sulfolobus solfataricus 98/2. Les microorganismes extrêmophiles possèdent des enzymes particulièrement résistantes et intéressantes pour l'industrie.Des cultures ont donc été réalisées en fermenteur contrôlé dans 4 conditions : (i) en présence de glucose avec ou sans L-tyrosine, (ii) en présence de phénol avec ou sans L-tyrosine. Il a été montré que le 3,4-DHPA est synthétisé seulement en présence de phénol et de L-tyrosine. Les gènes codant pour les enzymes impliquées dans cette voie métabolique et potentiellement responsables de la synthèse du 3,4-DHPA ont été identifiés par homologie de séquence chez cette archée.Des études transcriptomiques et protéomiques ont donc été initiées pour confirmer ces hypothèses et tenter de caractériser les enzymes impliquées dans ces voies métaboliques. Plusieurs toluène-4-monooxygénases (T4MO) et une catéchol 2,3-dioxygénase, impliquées dans le métabolisme du phénol et potentiellement dans la voie de dégradation de la L-tyrosine ont été identifiées. Leur production est soumise à une régulation transcriptionnelle dépendant de la présence de phénol. L'analyse des régions génomiques correspondantes a permis de mettre en évidence une région consensus qui pourrait être impliquée dans la fixation d'un facteur de transcription lors de la régulation par le phénol. Ces différentes études ont permis, de déterminer d'une part dans quelles conditions le 3,4-DHPA est synthétisé, d'autre part d'identifier les enzymes qui interviendraient dans le métabolisme de la L–tyrosine.

The aim is to produce a powerful antioxidant, 3,4-dihydroxyphenylacetic acid (3,4-DHPA) from L-tyrosine in the hyperthermophilic and acidophilus archaea, Sulfolobus solfataricus 98/2. Extremophiles microorganisms have resistant enzymes and interesting for industry. Cultures have been carried out in controlled bioreactor four conditions: (i) in the presence of glucose with or without L-tyrosine, (ii) in the presence of phenol with or without L-tyrosine. It has been shown that 3,4-DHPA is synthesized only in the presence of phenol and L-tyrosine. The genes encoding enzymes involved in the metabolic and potentially responsible for the synthesis of 3,4-DHPA pathway have been identified by sequence homology in S. solfataricus.Des transcriptomic and proteomic studies have therefore been initiated to confirm these hypothesis and attempt to characterize the enzymes involved in these pathways. Several toluene-4-monooxygenase (T4MO) and catechol 2,3-dioxygenase involved in the metabolism of phenol and potentially in the degradation pathway of L-tyrosine were identified. Their production is subjected to a dependent transcriptional regulation of the presence of phenol. The analysis of the corresponding genomic regions has highlighted a consensus region that could be involved in the binding of a transcription factor in the regulation of phenol. These studies helped to determine the one hand the conditions under which 3,4-DHPA is synthesized, secondly to identify enzymes that intervene in the metabolism of L-tyrosine.