Métabolisme intégré et Dynamique des systèmes métaboliques (MétaSys)
http://www.lisbp.fr/fr/la_recherche/axe_physiologie_et_metabolisme_microbiens/equipe_ead6.html
Sa mission :
Comprendre le métabolisme à l’échelle cellulaire et concevoir des voies métaboliques de synthèse pour développer des bioprocédés durables basés sur des ressources renouvelables.
Mots clés :
Réseaux métaboliques, métabolomique, fluxomique, biologie des systèmes, métabolisme de synthèse
Responsable :
Jean-Charles Portais – Professeur UT3
jean-charles.portais@insa-toulouse.fr
Effectifs équipe en 2015 : 8
Enseignants et chercheurs : 6 / post-doctorants et doctorants : 2
Axes thématiques :
L’équipe est organisée en 3 axes :
- Méthylotrophie naturelle et synthétique
- Biologie systémique de l’adaptation métabolique chez E. coli
- Modélisation prédictive des systèmes métaboliques
Activités principales :
Méthylotrophie naturelle et synthétique :
- Biologie intégrative des microorganismes méthylotrophes
- Design et implémentation de voies méthylotrophes de synthèse
- Design et implémentation d’organismes synthétiques utilisant des C1 comme seul substrat
Biologie des systèmes et biologie de synthèse chez E. coli :
- Adaptation à la nutrition carbonée
- Contrôle post-transcriptionnel des flux métaboliques
- Ingénierie métabolique chez E. coli : design et implémentation de voies métaboliques
Modélisation prédictive des systèmes métaboliques :
- Modélisation isotopique des flux métaboliques (13C-based Flux Analysis)
- Modélisation mécanistique des flux métaboliques (approches cinétiques)
Modèles de recherche :
Escherichia coli (souches de laboratoires et souches physiologiques), bactéries méthylotrophes, levure
Domaines d’application et produits cibles :
Biotechnologies blanches, santé
- Conception et validation de systèmes métaboliques optimisés pour les biotechnologies blanches
- Production de composés d’intérêt à partir de méthanol et d’autres composés en C1
- Production de protéines recombinantes et de molécules à intérêt vaccinal
- Amélioration de la robustesse des souches industrielles
Technologies, techniques, outils spécifiques :
- Biochimie et physiologie microbienne
- Métabolomique : identification et quantification des métabolites par spectrométrie de masse et RMN
- Fluxomique : mesure des flux métaboliques par marquage 13C
- Approches multi-omiques et biologie des systèmes
- Modélisation et simulation des réseaux métaboliques pour la conception et l’optimisation du métabolisme
Publications et brevets significatifs :
- Müller JE, Meyer F, Litsanov B, Kiefer P, Potthoff E, Heux S, Quax WJ, Wendisch VF, Brautaset T, Portais JC, Vorholt JA. Engineering Escherichia coli for methanol conversion. Metab Eng. 2015, 28:190-201.
- Heux S, Poinot J, Massou S, Sokol S, Portais JC. A novel platform for automated high-throughput fluxome profiling of metabolic variants. Metab Eng. 2014, 25:8-19.
- International (PCT) Patent Application No. PCT/EP2013/051516. Sinvent AS. Artificial Methylotrophs. Claiming priority from United Kingdom Patent Application No. 1201178.9. Inventors: BRAUTASET, Trygve, HEGGESET, Tonje Marita Bjerkan, KROG, Anne, QUAX, Wilhelmus Johannes, SIBBALD, Mark Jan Jacobus Bernhard, VORHOLT, Julia, MÜLLER, Jonas, KIEFER, Patrick, POTTHOFF, Eva, WENDISCH, Volker F, LESSMEIER, Lennart, HEUX, Stéphanie, PORTAIS, Jean-Charles.
- Revelles O, Millard P, Nougayrède JP, Dobrindt U, Oswald E, Létisse F, Portais JC. The carbon storage regulator (Csr) system exerts a nutrient-specific control over central metabolism in Escherichia coli strain Nissle 1917. PLoS One. 2013, 8:e66386.
- Peyraud R, Kiefer P, Christen P, Massou S, Portais JC, Vorholt JA. Demonstration of the ethylmalonyl-CoA pathway by using 13C metabolomics. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009 Mar 24;106(12):4846-51
Projets intermédiaires :
SYNTHACS (ANR –PIA) : Biologie synthétique pour la synthèse de molécules chimiques à haute valeur ajoutée à partir de ressources carbonées renouvelables
Integrated metabolism and Metabolic systems dynamics (MétaSys)
Its mission:
Understanding the metabolism at cellular level and designing synthetic metabolic pathways to develop sustainable bioprocesses based on renewable resources.
Key words:
Metabolic networks, metabolomics, fluxomics, systems biology, synthetic metabolism
Person in charge:
Jean-Charles Portais – Professor UT3
jean-charles.portais@insa-toulouse.fr
Team of 8 people in 2015:
Teachers and researchers: 6 / postdocs and doctoral students: 2
Thematic axes:
The team is organized in 3 axes:
- Natural and synthetic methylotrophy
- Systemic biology of metabolic adaptation in E. coli
- Predictive modelling of metabolic systems
Main activities:
Natural and synthetic methylotrophy:
- Integrative biology of methylotrophic microorganisms
- Design and implementation of methylotrophic synthesis pathways
- Design and implementation of synthetic organisms using C1 as only substrate
Systems biology and synthetic biology in E. coli:
- Adaptation to carbonaceous nutrition
- Post-transcriptional control of metabolic flux
- Metabolic engineering in E. coli: design and implementation of metabolic pathways
Predictive modelling of metabolic systems:
- Isotopic modelling of metabolic flux (13C-based Flux Analysis)
- Mechanistic modelling of metabolic flux (kinetic approaches)
Research models:
Escherichia coli (laboratory strains and physiological strains), methylotrophic bacteria, yeast
Fields of application and target products:
White biotechnologies, health
- Conception and validation of optimized metabolic systems for white biotechnologies
- Production of compounds of interest from methanol and other C1 compounds
- Production of recombinant proteins and molecules of vaccination interest
- Improvement of the robustness of industrial strains
Technologies, techniques, specific tools:
- Biochemistry and microbial physiology
- Metabolomics: identification and quantification of metabolites by mass spectrometry and NMR
- Fluxomics: measurement of metabolic flux by 13C marking
- Multi-omic approaches and systems biology
- Modelling and simulation of metabolic networks for the conception and optimization of the metabolism
Significant publications and patents:
- Müller JE, Meyer F, Litsanov B, Kiefer P, Potthoff E, Heux S, Quax WJ, We ndisch VF, Brautaset T, Portais JC, Vorholt JA. Engineering Escherichia coli for methanol conversion. Metab Eng. 2015, 28:190-201.
- Heux S, Poinot J, Massou S, Sokol S, Portais JC. A novel platform for automated high-throughput fluxome profiling of metabolic variants. Metab Eng. 2014, 25:8-19.
- International (PCT) Patent Application No. PCT/EP2013/051516. Sinvent AS. Artificial Methylotrophs. Claiming priority from United Kingdom Patent Application No. 1201178.9. Inventors: BRAUTASET, Trygve, HEGGESET, Tonje Marita Bjerkan, KROG, Anne, QUAX, Wilhelmus Johannes, SIBBALD, Mark Jan Jacobus Bernhard, VORHOLT, Julia, MÜLLER, Jonas, KIEFER, Patrick, POTTHOFF, Eva, WENDISCH, Volker F, LESSMEIER, Lennart, HEUX, Stéphanie, PORTAIS, Jean-Charles.
- Revelles O, Millard P, Nougayrède JP, Dobrindt U, Oswald E, Létisse F, Portais JC. The carbon storage regulator (Csr) system exerts a nutrient-specific control over central metabolism in Escherichia coli strain Nissle 1917. PLoS One. 2013, 8:e66386.
- Peyraud R, Kiefer P, Christen P, Massou S, Portais JC, Vorholt JA. Demonstration of the ethylmalonyl-CoA pathway by using 13C metabolomics. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009 Mar 24;106(12):4846-51
Intermediate project:
SYNTHACS (ANR –PIA): Synthetic biology for the synthesis of high value-added chemical molecules from renewable carbonaceous resources
