PICT-ICEO : Ingénierie et Criblage d’Enzymes Originales

Sa mission

Explorer la diversité enzymatique pour isoler de nouveaux catalyseurs d’intérêt biotechnologique. Offrir des méthodes performantes et innovantes pour la caractérisation approfondie des protéines.

Mots clés

Evolution dirigée ; criblage à haut-débit ; métagénomique fonctionnelle ; caractérisations biochimique, structurale et biophysique de protéines.

Responsable

Sophie Bozonnet – Ingénieur de recherche INRA

Effectifs équipe en 2017 : 7

Enseignants et chercheurs : 1 ingénieurs : 3 assistants ingénieurs et techniciens : 3 post-doctorants et doctorants : 0

Axes thématiques

• Exploration à haut-débit de la diversité fonctionnelle enzymatique ; quantification d’activités enzymatiques sur échantillons issus de cohortes ; isolement de gènes codant pour de nouvelles enzymes ; optimisation de l’activité catalytique par ingénierie combinatoire.
• Compréhension des relations séquence/fonction d’enzymes cibles : par approche rationnelle ou semi-rationnelle ; exploration de l’espace fonctionnel d’un catalyseur protéique, pour à terme aboutir au développement de méthodes fiables de prédiction d’activité
• Caractérisation biophysique et structurale des enzymes issues des processus de sélection et de criblage, afin de délivrer une carte d’identité biophysique enrichie pour ces catalyseurs d’intérêt.

Activités principales

Création de diversité

• banques génomiques ou métagénomiques ;
• évolution moléculaire dirigée ;
• ingénierie in silico ;
• ingénierie rationnelle et/ou semi-rationnelle.

Criblage d’activités enzymatiques

• mise au point de tests de sélection ;
• miniaturisation de tests enzymatiques pour criblage haut-débit ;
• criblage en milieu liquide ;
• criblage sur milieu solide.

Caractérisation biochimique d’activités enzymatiques:

• analyse, caractérisation, quantification des produits de réaction ;
• production et purification d’enzymes et de protéines ;
• caractérisation biophysique (dichroïsme circulaire);
• cristallisation et résolution de structure 3D (avec le plateau Cristallographie de la plateforme PICT).

Modèles de recherche

Par définition ouverte à tout type d’enzymes, la plate-forme ICEO bénéficie toutefois d’une forte expertise autour des

, catalyseurs pour lesquels sont disponibles un large répertoire de méthodes de criblage, des connaissances approfondies sur les mécanismes d’action et les liens entre structure et fonction, ainsi que de nombreux mutants déjà optimisés, notamment dans le cas des GH, pour l’amélioration de leur capacité et ou de leur spécificité de synthèse de molécules d’intérêt.

Domaines d’application et produits cibles

ICEO a pour finalité d’être à la fois un outil répondant aussi bien à des besoins technologiques qu’à de grandes questions scientifiques, concernant de nombreux domaines d’application :

• biomédical,
• agro-alimentaire,
• environnemental,
• chimie verte,
• bioénergies.

Technologies, techniques, outils spécifiques

Equipements robotiques de haut-débit permettant l’organisation et la gestion des banques de clones et le criblage des propriétés enzymatiques des banques de mutants ; Plateau de purification et caractérisation biophysique de protéines, plateau analytique. L’originalité d’ICEO réside dans les choix des automates et équipements qui permettent de satisfaire le traitement à haut-débit de larges librairies d’enzymes naturelles ou artificielles, de combiner des criblages de natures diverses et d’assurer un continuum allant du gène à la protéine purifiée. La flexibilité de ces équipements autorise la mise en place de campagnes de criblage parallélisées sur des modèles enzymatiques différents dans des milieux simples ou complexes et mettant en œuvre différents types d’hôtes cellulaires.

Publications et brevets significatifs

• Durand J, Biarnés X, Watterlot L, Bonzom C, Borsenberger V, Planas A, Bozonnet S, O’Donohue MJ, Fauré R. (2016) A Single Point Mutation Alters the Transglycosylation/Hydrolysis Partition, Significantly Enhancing the Synthetic Capability of an endo-Glycoceramidase. ACS Catal. 6(12):8264-8275.
• Vuillemin M, Claverie M, Brison Y, Séverac E, Bondy P, Morel S, Monsan P, Moulis C, Remaud-Siméon M. (2016) Characterization of the first α-(1→3) branching sucrases of GH70 family. J. Biol. Chem., 291(14):7687-702.
• Ufarté L, Bozonnet S, Laville E, Cecchini DA, Pizzut-Serin S, Jacquiod S, Demanèche S, Simonet P, Franqueville L, Potocki-VéronèseG. (2015). Functional metagenomics: construction and high-throughput screening of fosmid libraries for discovery of novel carbohydrate-active enzymes. Methods in Molecular Biology (MiMB), Book : Microbial Environmental Genomics (MEG).
• Méjean C, Morzel C, Neyraud E, Issanchou S, Martin C, Bozonnet S, Urbano C, Schlich P, Hercberg S, Péneau S, Feron G. (2015) Salivary Flow and Composition are Associated with Liking and Usual Nutrient Intake. PLoS One, 10(9):e0137473.
• Verges A, Cambon E, Barbe S, Salamone S, Le Guen Y, Moulis C, Mulard LA, Remaud-Siméon M, André I. (2015) Computer-Aided Engineering of a Transglycosylase for the Glucosylation of an Unnatural Disaccharide of Relevance for Bacterial Antigen Synthesis. ACS Catal., 5(2),1186–1198.