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Sécurité alimentaire et défi démographique (DS05) 2017
Projet PULmarin

Criblage fonctionnel des loci impliqués dans la dégradation des polysaccharides marins

Les polysaccharides marins représentent la biomasse marine la plus abondante et la plus diverse. Ces macromolécules sont biosynthétisées par les organismes photosynthétiques (e.g. algues, micro-algues, cyanobactéries) et constituent une source d’aliment pour les organismes hétérotrophes. A l’exception des glycoaminoglycanes (e.g. héparine, chondroïtine), les polysaccharides terrestres ne portent généralement pas de groupements sulfate à la différence des polysaccharides marins. La sulfatation des polysaccharides est considérée comme une adaptation au milieu marin et représente un marqueur de l’origine marine. Les polysaccharides marins sont également très appréciés en industrie pour leurs propriétés physico-chimiques (e.g. agars, carraghénanes, alginates). Malgré leur rôle dans l’environnement marin, leur importance économique et leurs potentielles applications, l’ampleur de la diversité structurale des polysaccharides marins n’est pas connue.
Au cours des deux dernières décennies, le séquençage massif des génomes et des métagénomes marins a produit un déluge de séquence de gènes. Cependant, à la différence des programmes de génomique terrestres, la proportion de familles de protéines inconnues est plus importante chez les organismes marins parce que les océans ont été, de loin, moins étudiés. Par conséquent, l’interprétation des données génomiques et métagénomiques marines requiert la caractérisation fonctionnelle des gènes/protéines pour comprendre les mécanismes fondamentaux du milieu marins tels que les interactions entre organismes, le réseau trophique, l’adaptation des populations aux changements d’environnements, etc. Récemment, il a également été montré que des enzymes impliquées dans la dégradation d’au moins deux polysaccharides marins : le porphyrane et le cladophorane, étaient présentes dans le microbiome de l’intestin humain.
La dégradation des polysaccharides marins nécessite l’action concertée d’un portfolio d’enzymes spécifiques (GH: glycoside hydrolases, PL: polysaccharides lyases, sulfatases,…). Dans les bactéries du phylum Bacteroidetes, les gènes impliqués dans la dégradation des polysaccharides sont regroupés physiquement et co-régulés dans de nombreux "Polysaccharides Utilization Loci" (PULs), chaque PUL étant dédié à une structure glycanique spécifique. De nombreux PULs marins comprenant des GHs, des PLs et des sulfatases sont prédits dans de nombreux Bacteroidetes marins et dans des Bacteroidetes du microbiote intestinal humain. Cependant, on ne connait pas la fonction (spécificité de structure glycanique) de la plupart des PULs marins.
Nous proposons de rechercher systématiquement les PULs a priori marins dans les banques de données comme cela a déjà été réalisé pour les PULs de 70 Bacteroidetes du microbiome humain (www.cazy.org/PULDB). Nous sélectionnerons ensuite environ 50 PULs de Bacteroidetes marins et du microbiome humains ce qui représentera environ 500 gènes codant pour des GHs/PLs, des sulfatases et des protéines de fonctions inconnues. Toutes les protéines seront produites de façon recombinantes et caractérisées biochimiquement. A la fin du projet, nous auront attribué la fonction à des PULs d’origine marine et du microbiome humain ce qui permettra de mieux interpréter les résultats de génomique marine et d’accroître notre compréhension des capacités du microbiote digestif humain.

Partenaires

AFMB Architecture et fonction des macromolécules biologiques

C.E.R.M.A.V Centre de Recherches sur les Macromolécules Végétales

CEVA Centre d'étude et de valorisation des algues

Aide de l'ANR 517 309 euros
Début et durée du projet scientifique mars 2018 - 36 mois

 

Programme ANR : Sécurité alimentaire et défi démographique (DS05) 2017

Référence projet : ANR-17-CE20-0032

Coordinateur du projet :
Monsieur William Helbert (Centre de Recherches sur les Macromolécules Végétales)

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.