Corrélation entre la biosynthèse des lipopeptides et le métabolisme de leurs précurseurs chez Bacillus subtilis

Correlation between lipopeptide biosynthesis and their precursor metabolism in Bacillus subtilis

• Auteur / Autrice : Debarun Dhali
• Direction : Philippe Jacques, François Coutte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ingénierie des Fonctions Biologiques
• Date : Soutenance le 15/12/2016
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Viollette - Procédés biologiques et génie enzymatiques et microbien (ProBioGEM) - Institut Charles Viollette (ICV) - ULR 7394 / ICV

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biologie systémique

Bioinformatique

Délétion (génétique)

Microorganismes -- Génie génétique

Surfactants biologiques

Précurseurs

Lipopeptides

Métabolisme

Bacillus subtilis

Mots clés libres

Surfactine

Surfactin

Leucine

Résumé

Dans ces travaux des approches de génie génétique et métabolique ont été mises en œuvre pour augmenter la fourniture des précurseurs nécessaire à la biosynthèse d’un lipopeptide produit par Bacillus subtilis. Un réseau métabolique du métabolisme des acides aminés chez B. subtilis a d'abord été formalisé et modélisé par des outils bioinformatique. Puis, grâce à l’utilisation de la programmation par contrainte et à l’interprétation abstraite des interruptions de gènes ont été prédites dans ce réseau. Les prédictions se sont basées sur des gènes qui sont directement ou indirectement impliqués dans la régulation des gènes responsables de la biosynthèse de certains acides aminés ou dans le métabolisme central du carbone. Une stratégie de suppression de gènes sans l’utilisation de marqueur antibiotique (technique du Pop-in Pop-out) a été entreprise pour mener à bien ces multiples délétions dans une même souche et en évitant ainsi une limitation par les antibiotiques. Les résultats obtenus suite à la délétion de ces gènes ont montrés un impact différent sur la production du lipopeptide tant d’un point de vue quantitatif que qualitatif. Ce travail a établi que la limitation de la biosynthèse du lipopeptide par la fourniture en précurseur peut être surmontée en utilisant cette approche intégrée.

Genetic and metabolic engineering approaches were implemented to increase the precursor availability required for the biosynthesis of a lipopeptide produced by Bacillus subtilis. A metabolic network of amino acids metabolism in B. subtilis was first formalized through biocomputing tools. Then gene knock-out prediction was made using abstract interpretation and constraint solving. Predictions were based on genes which are directly or indirectly involved in the regulation of the genes involved in the biosynthesis of amino acid residues or in central carbon metabolism pathways. A markerless gene deletion strategy (Pop-in Pop-out technique) was adopted to carry out multiple deletions in a single strain and avoid antibiotic limitation. It was observed that the deletion of these genes have varied impact on lipopeptide production quantitatively and qualitatively. This work establishes that the precursor limitation problem of lipopeptide biosynthesis can be overcome by using this integrative approach.