Production de pipéridines à partir d' H2 chez Cupriavidus necator.

H2-driven production of substituted piperidines in Cupriavidus necator

• Auteur / Autrice : Itzel CASTRO GONZáLEZ
• Direction : Stéphane Guillouet, Lauterbach Lars
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Ingénieries microbienne et enzymatique
• Date : Inscription en doctorat le 01/09/2021
• Etablissement(s) : Université de Toulouse (2023-....) en cotutelle avec RWTH Aachen Universtiy
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : TBI - Toulouse Biotechnology Institute, Bio & Chemical Engineering
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : FAME - Fermentation Avancée et Génie Microbien
• Partenaire(s) de recherche : établissement délivrant conjointement le doctorat : Institut national des sciences appliquées (Toulouse ; 1961-....)

Mots clés

Mots clés libres

Cupriavidus necator

Biotransformation

Cascade enzymatique

Hydrogène

Cupriavidus necator

Biotransformation

Enzymatic cascade

Hydrogen

Résumé

Le projet de recherche vise à développer le microorganisme Cupriavidus necator pour la production de pipéridines substituées en utilisant l´hydrogène (H2). Les N-hétérocycles sont des précurseurs de divers produits pharmaceutiques. Les stratégies chimiques et biologiques pour la production des N-hétérocycles, notamment pour les N-hétérocycles méthylés, restent limitées. Pour synthétiser les N-hétérocycles méthylés, une cascade enzymatique a été conçue. Cette cascade est composée des protéines putrescine oxydase, imine réductase et hydrogénase pour la régénération des cofacteurs. Dans le cadre du projet, des protéines recombinantes seront produites chez Cupriavidus necator, ce qui permettra la synthèse de pipéridines chirales. Ce projet interdisciplinaire se focalise sur : - L'ingénierie des souches pour la production des N-hétérocycles en utilisant l´H2. - L'étude des activités enzymatiques dans des souches recombinantes. - La caractérisation des souches modifiées dans des cultures à petite échelle en condition d´autotrophie et d´hétérotrophie. - Le développement d'un procédé de synthèse de pipéridines substituées piloté par l´H2. - Le développement de la fermentation lithoautotrophe et du marquage isotopique des N hétérocycles avec un partenaire industriel.

The project focus in Hydrogen (H2)-driven synthesis of substituted chiral piperidines using Cupriavidus necator. N-heterocycles are valuable precursors of various pharmaceuticals. For synthesizing methylated N-heterocycles, we designed an enzymatic cascade consisting of engineered putrescine oxidase, imine reductase and hydrogenase for cofactor regeneration. In the proposed project, the designed enzymatic cascade will be recombinantly produced in Cupriavidus necator enabling H2-driven synthesis of substituted chiral piperidines. Within this interdisciplinary project the research will focus on: -Strain engineering for the H2-driven synthesis of N-heterocycles, -Investigation of enzymatic activities in recombinant strains (academic secondment) -Characterization of engineered strains in small-scale cultures under autotrophic and heterotrophic conditions -Process development of H2-driven synthesis of substituted piperidines. -Development of lithoautotrophic fermentation and isotopic labelling of N-heterocycles with industry partner.