Le système chitinolytique de Streptosporangium roseum: régulation transcriptionnelle et diversité enzymatique

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L’intérêt des chercheurs et de l’industrie pour les oligosaccharides (CHOS) dérivés de la chitine et du chitosane (forme desacétylée de la chitine) est grandissant dû aux nombreuses perspectives d’application en médecine humaine et vétérinaire, en cosmétologie, en phytoprotection etc. Les CHOS peuvent être obtenus par hydrolyse enzymatique de la chitine, mais les enzymes nécessaires sont encore peu disponibles. Une recherche bioinformatique nous a orienté vers l'actinomycète Streptosporangium roseum, dont le génome possède de nombreux gènes codant pour des enzymes chitinolytiques: chitinases GH18 et GH19; chitosanases GH8 et GH46, enzymes de type "exo" des familles GH3 et GH9 et des mono-oxygenases de la chitine (famille AA10). La plupart de ces gènes sont précédés d'une séquence palindromique similaire à celle reconnue par le répresseur csnR de Streptomyces lividans, bien caractérisé par notre laboratoire. Ce mode de régulation possible distingue S. roseum des autres actinomycètes étudiés. Cependant S. roseum possède deux répresseurs très similaires à CsnR. Il est proposé de caractériser ces deux répresseurs en purifiant les protéines respectives et en déterminant (par mesure des constantes d'affinité) leurs préférences aux diverses séquences opératrices présentes en amont des gènes chitinolytiques. Des mutants avec un ou deux represseurs délétés seront générés. Ces mutants seront étudiés par transcriptomique (Q-PCR) ainsi que par protéomique (axée sur les protéines secrétées). Nous établirons ainsi le rôle des deux répresseurs dans la régulation des gènes du complexe chitinolytique. Nous postulons que les mutants, dé-réprimés, produiront un cocktail d’enzymes chitinolytiques même en absence d’inducteur, dans des milieux de culture compatibles avec une utilisation en biotechnologie. Les enzymes du cocktail seront séparées, purifiées et caractérisées au niveau biochimique afin d’établir leur utilité pour la production de CHOS. La composition du cocktail pourra être manipulée ultérieurement par génie génétique: en inactivant certains gènes, par exemple ceux des hexosaminidases ou d'exo-chitinases de type processif, qui résulteraient en une production de monomères ou d’oligosaccharides de poids moléculaire trop faible. Aussi, des protéines exprimées de manière insuffisante pourront être exprimées à partir d'un vecteur de génie génétique de type intégratif, sous le contrôle d'un promoteur constitutif. Streptosporangium roseum donne l'oportunité de produire un ensemble complet d'enzymes chitinolytiques, hydrolysant efficacament de nombreuses formes de chitine et de chitosane. La composition de ce cocktail peut être influencée par manipulation génétique.