Des chercheurs du National Renewable Energy Laboratory (NREL) du Département de l'énergie des États-Unis (DOE) et de l'Université de Géorgie ont mis au point une nouvelle technique de génie génétique pour améliorer considérablement la capacité d'une enzyme à décomposer la biomasse.

La nouvelle méthode, Evolution par Amplification et Biologie Synthétique (EASy), a permis aux scientifiques d'accélérer l'évolution des caractéristiques souhaitables d'un micro-organisme. Cette technique a conduit à la fusion inhabituelle d'enzymes de deux espèces différentes de bactéries et a contribué à l'utilisation émergente de microbes pour convertir la lignine, un composant majeur de la biomasse végétale, en produits chimiques précieux.

La méthode EASy permet l'incorporation dos à dos de centaines de copies d'un gène, qui contient le code d'une enzyme spécifique, dans une cellule. Cette région d'ADN répétitif fournit à la cellule un moyen de subir une évolution accélérée de ce gène. Cela peut finalement conduire à la génération d'enzymes aux performances supérieures.

"On peut en faire beaucoup, de nombreux changements aléatoires et identifier ceux qui présentent un intérêt à l'aide de l'évolution, " a déclaré Christopher Johnson, biologiste moléculaire au Centre national de bioénergie du NREL et co-auteur du nouvel article, "Accélérer l'évolution de la voie en augmentant le dosage génétique des segments chromosomiques."

Publié dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences , l'article a été co-écrit par Graham Dominick de NREL, Emilie Foulque, Paval Khanna, Jeffrey Linger, et Gregg Beckham, et Melissa Tumen-Velasquez de l'Université de Géorgie, Alaa Ahmed, Sarah Lee, Alicia Schmidt, Mark Eiteman, et Ellen Neidle.

Les chercheurs ont inséré l'ADN qui code l'enzyme GcoA de la bactérie Amycolatopsis dans une autre bactérie, Acinetobacter baylyi ADP1, en le plaçant à côté du gène qui code pour l'enzyme CatA. La technique EASy a entraîné la fusion inhabituelle de deux gènes en un seul gène codant pour une enzyme chimérique.

Le trait offert par cette enzyme chimérique était la capacité de convertir plus efficacement un composant de la lignine - une partie particulièrement résistante de la biomasse végétale - en carburants, et un précurseur de matières plastiques tel que la lignine de nylon constitue environ 30 pour cent de la biomasse.

"C'est une question d'efficacité de conversion, " a déclaré Linger. " Si vous n'utilisez pas ces 30 pour cent, vous le jetez. Nous essayons de capturer ces 30 pour cent. »