Un nouvel ordre pour la levure de bière
Un chromosome artificiel combine tous les gènes de l'ARNt pour la production de protéines cellulaires : une étape importante du projet international de génome synthétique de la levure
Depuis des années, les chercheurs s'efforcent de recréer synthétiquement le génome, ou plus précisément les chromosomes de la levure de bière. Aujourd'hui, il a été possible de combiner tous les gènes de l'ARN de transfert dans un chromosome artificiel. Ce résultat pose un jalon dans le développement du premier génome synthétique eucaryote et ouvre de nouvelles voies pour la recherche fondamentale.
Dans le cadre d'une collaboration dirigée par le Manchester Institute of Biotechnology (MIB), des chercheurs de l'Institut Max Planck de microbiologie terrestre ont réussi à produire un néochromosome à ARNt de la levure de bière(Saccharomyces cerevisiae) qui n'existe pas dans la nature.
Ce succès marque une étape importante dans le projet international de génome synthétique de la levure (Sc2.0). Le grand consortium a pour objectif de synthétiser les 16 chromosomes naturels de Saccharomyces cerevisiae et de les combiner pour former une cellule entièrement synthétique. La synthèse de tous les chromosomes est maintenant terminée et a fait l'objet de plusieurs articles publiés dans des revues renommées.
Les levures font désormais partie intégrante des processus biotechnologiques industriels. Elles produisent des biocarburants, des produits pharmaceutiques, des arômes et des parfums et sont utilisées depuis des milliers d'années pour cuire le pain et brasser la bière.
Si la construction d'un génome bactérien artificiel a déjà été réalisée, la situation de la levure de bière est beaucoup plus compliquée. En tant qu'eucaryote, elle possède un noyau cellulaire, tout comme les humains, et ses gènes sont organisés en plusieurs chromosomes. La taille du génome est aussi généralement plusieurs fois supérieure.
Mais l'organisation est limitée, explique Daniel Schindler, chef d'un groupe de recherche à l'Institut Max Planck de microbiologie terrestre de Marburg et au Centre de microbiologie synthétique (SYNMIKRO), coauteur de l'étude. "Bien que les gènes soient fonctionnellement connectés, ils sont dispersés sur tous les chromosomes du génome naturel. Cela s'explique par le fait que l'évolution n'est pas directionnelle, mais que chaque nouvel état s'appuie sur le précédent. Grâce à la biologie synthétique, nous pouvons en quelque sorte réinitialiser l'évolution. En construisant les chromosomes à partir de zéro, nous pouvons rassembler tous les gènes ARNt pertinents, les trier et créer notre propre ordre".
Le fait de ne sélectionner que les gènes nécessaires augmente la robustesse des souches. En outre, le nombre de copies, c'est-à-dire le nombre de gènes codant pour un produit, peut être contrôlé. Cela permet d'éviter le ballast, qui ralentit la croissance des cellules.
Les nouveaux chromosomes pourraient également stocker des informations qui n'existent pas dans la nature. Cela ouvre de toutes nouvelles possibilités pour la recherche fondamentale. Il est désormais possible de déterminer quels gènes sont réellement nécessaires ou quelles fonctions ils remplissent réellement. Les chercheurs peuvent également créer de nouvelles souches de manière ciblée. "Par exemple, nous pouvons identifier les gènes responsables de la tolérance à certaines concentrations de sel ou à certaines températures afin d'améliorer les propriétés des souches", explique Daniel Schindler.
L'équipe internationale a également rapporté la combinaison réussie de six chromosomes synthétiques et demi dans une cellule fonctionnelle. Le néochromosome de l'ARNt a pour tâche de stocker et d'organiser les 275 gènes de l'ARNt nucléaire de la levure. Il sera ensuite incorporé dans la levure entièrement synthétique, où les gènes ARNt ont été retirés des autres chromosomes synthétisés.
"Ce qui est remarquable dans ce projet, c'est le niveau de collaboration et d'interdisciplinarité avec lequel il est mené. Ce ne sont pas seulement nos experts ici au MIB qui sont impliqués, mais des experts du monde entier, de la biologie et de la génomique à l'informatique et à la bio-ingénierie", déclare le professeur Cai, chef du département de génomique synthétique à l'Institut de biotechnologie de l'université de Manchester et coordinateur international du projet Sc2.0.
Daniel Schindler ajoute : "Le projet international Sc2.0 porte sur la recherche fondamentale afin de mieux comprendre les principes de la génomique, mais il ouvre également la voie à de futures applications dans le domaine de la biotechnologie et stimule le développement technologique. Les progrès de la génétique moléculaire et des technologies à haut débit y contribuent également, comme le souligne Daniel Schindler. "Par le passé, nos objectifs étaient à la limite de ce qui était faisable et coûtaient très cher. Aujourd'hui, nous pouvons effectuer le même travail en un quart du temps et à un coût bien moindre."
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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