CH=CH-COOH
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Perspectives pour l’obtention de monomères insaturés par voie biologique F Duchiron 19-03-2009 1 Plan Métabolisme-Métabolites : Synthons : Existants : Acide organiques Potentiels : Insaturés Ethylène : ???? Métabolisme cellulaire Métabolites Liste non exhaustive Synthons Acides aminés Céto-acides Acides organiques (bi ou triacides) Insaturés Acides gras (C16 à C30 avec 1 à 6 insaturations) Acrylique Fumarique Aconitique Itaconique Butène butadiène Crotonique Cinnamique Ethylène Acides gras insaturés exemple C20 : 5 C30 : 6 eicosopentanoïque squalène Acide Acrylique CH2=CH-COOH Voie métabolique Clostridium propionicum Glucose CH 3 - CH-COOH OH Lactate CH 3 - CH-CO -SCoA OH CoA CH 3 – CH2-COOH CH2= CH-CO -SCoA H2O 2[H] CH 3 – CH2-CO -SCoA Acide Acrylique CH2=CH-COOH Voie métabolique Clostridium propionicum Glucose CH 3 - CH-COOH OH Lactate CH 3 - CH-CO -SCoA OH CoA CH 3 – CH2-COOH CH2= CH-CO -SCoA H2O 2[H] CH 3 – CH2-CO -SCoA Délétion de l’enzyme permettant le passage au propionylCoA Dalal et al. 1980, Akedo et al. 1983 Acide Acrylique CH2=CH-COOH Voie métabolique Clostridium propionicum Glucose CH 3 - CH-COOH OH Lactate CH 3 - CH-CO -SCoA OH CH2= CH-CO -SCoA H2O CoA CH2=CH-COOH Production déjà industrielle ??? (annoncée, mais non confirmée !) Synthons potentiels Acides du cycle de Krebs : - possibilités - exemple : Fumarique Produits de fermentation - possibilités - exemple : acide crotonique Autres -Acide cinnamique -Acide itaconique Acides du cycle de Krebs Déjà produits Potentiel Insaturé Lysine Acide Fumarique Possible par Modification des souches Productrices d’acides aminés (Lysine) dont le fumarate est le précurseur obligatoire Production 100g/l Souche de C. glutamicum Souches à construire Autre possibilité A partir des souches de Propionibacterium, Par interruption de la voie de La fermentation propionique Dite du : méthylmalonylcoA Acide Itaconique Aspergillus terreus Production d’acide Itaconique FARE – UMR URCA/INRA 614 Estelle Copinet- Francis Duchiron PENTORAF - THEMATIQUE 2 Transformation des acides fonctionnalisés par voie fermentaire Acide Itaconique Début du programme avril 2009 Thésard Mlle Clémence Restino Produire par procédé biologique souche : Aspergillus terreus procédé : Fermentation en milieu solide milieu : résidu agricole Programme : 1/ Sélection de souches (9 mois) 2/ Optimisation de production (24 mois) 3/ Extraction et purification Produits fermentaires CH3-CO-CHOH-CH3 Produits possibles + certains intermédiaires métaboliques Butène et 1.3 Butadiène Chimie du 2,3butanediol Production du 2,3butanediol par fermentation Très courant chez de nombreuses bactéries GramDes procédés chimiques par déshydratation : CH3-CH2OH-CH2OH-CH3 Butanediol Butanediol CH3-CH2OH-CH2OH-CH3 CH3-CH=CH-CH3 Butène 1,3Butadiène CH2=CH-CH=CH2 Acide crotonique CH3-CH=CH-COOH Voies fermentaires de Clostridium butyricum Glucose 2 acétylCoA + 2 CO2 existant Acide crotonique Voies fermentaires de Clostridium butyricum Délétions à construire Glucose 2 acétylCoA + 2 CO2 Acide crotonique Voies fermentaires de Clostridium butyricum Glucose 2 acétylCoA + 2 CO2 Résultat Potentiel Souches à construire Acétate AcétylCoA CH3-CH=CH-COOH Acide cinnamique Procédé breveté par Searle pour faire de la Phénylalanine à partir de d’acide cinnamique de synthèse Bioconversion par des levures Biosynyhèse Acides aminés Aromatiques Mutant de : Corynebacterium glutamicum Acide cinnamique Bioconversion par Rhodotorula glutinis NH3 + Phénylalanine ammonia lyase Réaction équilibrée : Phe est déjà produite par fermentation (50 g/l) Rendement de bioconversion proche de 100% Ethylène biosourcée 2 pyruvates Glucose 2 NAD 2 NADH2 2 acétaldéhydes + 2 CO2 2 éthanols CH3-CH2OH Ethanol CH2=CH2 + H2O éthylène déshydratation chimique Ethylène bio Hormone végétale Voie de biosynthèse Perspectives Ethylène Bio Implique des constructions OGM Au minimum 3 enzymes : SAM synthétase ACC synthétase ACC oxydase Conclusions Les microorganismes et la chimie biosourcée : obtention de synthons pour les chimistes Une réalité pour certains synthons Des perspectives encourageantes pour d’autres Merci de votre attention F Duchiron 19-03-2009 26
