Les carburants d’aviation durables fabriqués à partir de sources renouvelables de carbone pourraient réduire les émissions de dioxyde de carbone et contribuer à atténuer le changement climatique. L'isoprénol est un produit chimique impliqué dans la production d'un mélange de biocarburant pour avions à réaction appelé 1,4-diméthylcyclooctane (DMCO). Les mélanges sont des produits chimiques combinés avec d’autres produits chimiques pour créer du carburant. Les chercheurs ont produit de l'isoprénol dans plusieurs hôtes microbiens.
Cependant, les efforts visant à produire du carburant d’aviation durable gagneraient si l’isoprénol pouvait être fabriqué à partir de micro-organismes qui utilisent des sucres fermentescibles issus de matières végétales comme source de carbone. La bactérie Pseudomonas putida (P. putida) pourrait être un tel micro-organisme, mais elle nécessite une ingénierie pour constituer un choix optimal. Dans cette recherche, les scientifiques ont utilisé des outils informatiques avancés pour concevoir P. putida pour la production d'isoprénol.
L'article est publié dans la revue Metabolic Engineering .
Les chercheurs ont utilisé la modélisation informatique pour prédire les cibles de l'édition génétique et pour optimiser le métabolisme chez P. putida afin de maximiser la production d'isoprénol. Cette approche a permis aux chercheurs de sélectionner et de prioriser les cibles d'édition génétique et donc de tester un plus petit nombre de souches modifiées.
Ils ont atteint la production d'isoprénol la plus élevée signalée pour P. putida. Il s'agit d'une étape importante vers un processus de bioproduction durable du carburéacteur.
Les chercheurs ont utilisé un mélange de modélisation informatique et d’ingénierie des souches pour optimiser la production d’isoprénol chez P. putida. Ils ont utilisé plusieurs approches basées sur des modèles métaboliques à l’échelle du génome pour prédire et prioriser les cibles d’inactivation des gènes qui entraîneraient une augmentation des rendements en isoprénol. Cela leur a permis de réduire le nombre de cibles qu'ils poursuivaient.
De plus, ils ont appliqué des modifications génétiques connues pour améliorer davantage la production d'isoprénol et ont utilisé la protéomique pour optimiser le processus.
La recherche a permis d'obtenir un titre de production d'isoprénol de 3,5 grammes par litre, le plus élevé signalé pour P. putida. Les chercheurs ont conclu que l'optimisation de leur voie aboutissait donc à une amélioration par 10 de l'isoprénol chez P. putida.
Les chercheurs suggèrent que des améliorations supplémentaires doivent être apportées pour améliorer les rendements en isoprénol pour les applications industrielles. La production commerciale d'isoprénol et de DMCO nécessite encore des améliorations supplémentaires telles que l'inclusion de l'édition génétique CRISPR et d'autres technologies de bioprocédés.
Plus d'informations : Deepanwita Banerjee et al, Ingénierie à l'échelle du génome et des voies pour la production durable d'isoprénol, précurseur du carburant d'aviation, chez Pseudomonas putida, Ingénierie métabolique (2024). DOI :10.1016/j.ymben.2024.02.004
Fourni par le Département américain de l'énergie
