Voies métaboliques :
Les bioraffineries microbiennes utilisent des voies métaboliques conçues pour produire des produits spécifiques. L'expression des gènes est étroitement régulée pour garantir que ces voies sont actives et produisent les composés souhaités. Les régulateurs transcriptionnels, tels que les répresseurs et les activateurs, contrôlent l'expression des gènes impliqués dans ces voies. En manipulant les niveaux d’expression des enzymes clés, le flux métabolique peut être dirigé vers la production des produits cibles.
Utilisation de la source de carbone :
Le choix de la source de carbone pour la bioraffinerie microbienne peut influencer l’expression des gènes. Différents micro-organismes présentent des préférences pour des sources de carbone spécifiques, ce qui déclenche l'expression de gènes associés à leur métabolisme. Par exemple, le passage du glucose à une matière première lignocellulosique, telle que le xylose ou la cellulose, peut induire l'expression de gènes codant pour des enzymes impliquées dans la dégradation et l'utilisation de ces glucides complexes.
Régulation de la température et du pH :
Des facteurs environnementaux tels que la température et le pH peuvent avoir un impact sur l’expression des gènes dans les bioraffineries microbiennes. Les changements de température ou de pH peuvent activer ou réprimer les gènes impliqués dans les réponses au stress ou les adaptations métaboliques, influençant ainsi la production de composés cibles. Par exemple, dans la production de bioéthanol à l’aide de levures, la régulation de la température affecte l’expression des gènes codant pour les enzymes impliquées dans la fermentation et l’utilisation du sucre.
Disponibilité en oxygène :
La disponibilité de l’oxygène, ou la tension de l’oxygène, peut influencer considérablement l’expression des gènes. De nombreuses bioraffineries microbiennes fonctionnent dans des conditions aérobies ou anaérobies, en fonction du micro-organisme spécifique et des produits souhaités. Les conditions aérobies favorisent généralement l'expression de gènes impliqués dans le métabolisme oxydatif et la génération d'énergie, tandis que les conditions anaérobies induisent souvent l'expression de gènes liés à la fermentation et aux voies énergétiques alternatives.
Outils de biologie synthétique :
Les approches de biologie synthétique offrent un contrôle précis de la régulation des gènes dans les bioraffineries microbiennes. Des outils tels que le génie génétique, les systèmes CRISPR-Cas et l’ingénierie métabolique permettent une manipulation ciblée de l’expression des gènes. En introduisant des éléments régulateurs, des promoteurs ou des facteurs de transcription, les chercheurs peuvent affiner les niveaux d’expression des gènes et optimiser la production de produits spécifiques.
MicroARN (miARN) :
Les miARN sont de petits ARN non codants qui régulent l'expression des gènes en se liant à des séquences d'ARNm spécifiques et en inhibant leur traduction ou en provoquant leur dégradation. Dans les bioraffineries microbiennes, les miARN peuvent jouer un rôle important dans le réglage précis des voies métaboliques en régulant l’expression de gènes clés. L'identification et la manipulation des miARN peuvent fournir un contrôle supplémentaire sur l'expression des gènes et les flux métaboliques.
En résumé, les bioraffineries microbiennes emploient diverses stratégies pour réguler l’expression des gènes, garantissant une utilisation optimale des matières premières de biomasse, une production ciblée de composés précieux et des processus de conversion efficaces. En comprenant et en manipulant les mécanismes de régulation des gènes, les bioraffineries microbiennes peuvent améliorer l’efficacité de la bioproduction, la durabilité et la viabilité économique.
