Objectifs

L'objectif primaire de ce projet est de développer une approche par modèle de l'ingénierie de la bactérie Gram-positive Bacillus Subtilis, de même que des modules synthétiques pour la production de métabolites et de protéines d’intérêt.

BaSynthec devra:

  • Concevoir et générer des cellules bactériennes de complexité réduite, grâce à une stratégie expérimentale par modèle pour la délétion itérative de parties du chromosome. L'attention sera portée en particulier sur les caractères  suivants: un gaspillage minimal d'énergie, une dérégulation globale de l'expression des gènes, et le contrôle du taux de croissance.

  • Générer des bases de données quantitatives en utilisant quelques souches sélectionnées, dénuées de tout processus cellulaire potentiellement coûteux et que nous nommerons cellules "simplifiées", afin de modéliser au niveau systémique la façon dont certains processus de base s'intègrent fonctionnellement.

  • "Implanter" de nouveaux modules -incluant des voies métaboliques entières avec leurs régulations génétiques et leurs variantes dérégulés  de surexpression - à la fois dans les cellules "simplifiées" (expérimentalement) et dans leurs modèles correspondants (in silico). Les modules sélectionnés seront ensuite utilisés pour l'établissement de la preuve de principe de l'assemblage d'opérons/ensembles génétiques artificiels, afin de générer des modules fonctionnels qui pourront alors être "implantés". Deux modules à forte pertinence biotechnologique seront construits: La voie métabolique de la biosynthétique de la vitamine B5, encodée par 5 gènes, et 2) La machinerie de sécrétion pour l'exportation d'enzymes extracellulaires.

  • Observer quantitativement l'opération des modules "implantés" au sein des cellules hôtes « simplifiées Â», afin d'ajuster et d'optimiser ces modules. les signaux d'entrée seront des composés chimiques induisant spécifiquement quelques "promoteurs", chacun contrôlant l'expression d'un élément-clé différent du module (ou de la voie métabolique). La production, en sortie, de ces éléments (ainsi que d'autres)  sera surveillée en temps réel par grâce à des marqueurs fluorescents.

  • Utiliser à la fois les méthodes et la connaissance acquise au sujet de l'implantation de modules dans une cellule synthétique, pour décortiquer des fonctions bactériennes complexes pertinentes pour la biotechnologie (exemple: le contrôle du taux de croissance)

  • Améliorer la sécurité des souches. En construisant une souche de génome minimal comme base pour une usine cellulaire, nous réduisons considérablement sa capacité à survivre dans un environnement extérieur. De même, nous réduisons la possibilité d'effets secondaires indésirables, un risque que l'on retrouve chez tout organisme naturel. S'il s'avère être un succès, BaSynthec livrerait une usine cellulaire avec considérablement moins de gènes et de protéines, profilée pour de hautes performances dans un bioréacteur, mais ayant perdu la majorité de ses capacités à faire face à des conditions environnementales naturelles. De fait, la probabilité de transfert accidentel de gènes de cette souche (ou de tout autre hôte biotechnologique conçu de la même manière) se trouve réduite, de même que la probabilité d'interaction non-désirée avec les produits, les humains ou l'environnement. Ainsi, nous pensons que ce projet pourrait constituer un pas en avant considérable dans le domaine de  la biosécurité.