Hervé Henry Une bactérie environnementale commune, Comamonas testosteroni, pourrait un jour devenir le centre de recyclage du plastique de la nature. Alors que la plupart des bactéries préfèrent manger des sucres, C. testosteroni, au contraire.
Dans une nouvelle étude dirigée par la Northwestern University, des chercheurs ont, pour la première fois, déchiffré les mécanismes métaboliques qui permettent à C. testosteroni de digérer ce qui semble indigeste. Ces nouvelles informations pourraient potentiellement conduire à de nouvelles plateformes biotechnologiques qui exploitent les bactéries pour aider à recycler les déchets plastiques.
La recherche sera publiée le 6 février dans la revue Nature Chemical Biology.
Les espèces de Comamonas se trouvent presque partout, y compris dans les sols et les boues d’épuration. C. les scientifiques ont découvert que cette bactérie naturelle décompose également les composés du plastique et de la lignine (déchets fibreux et ligneux des plantes).
“Les bactéries du sol fournissent une ressource inexploitée, sous-explorée et naturelle de réactions biochimiques qui pourraient être exploitées pour nous aider à gérer les déchets qui s’accumulent sur notre planète”, a déclaré Ludmilla Aristilde de Northwestern. “Nous avons découvert que le métabolisme de C. testosteroni est régulé à différents niveaux, et ces niveaux sont intégrés. Le pouvoir de la microbiologie est incroyable et pourrait jouer un rôle significant dans l’établissement d’une économie circulaire.”
L’étude a été dirigée par Aristilde, professeure agrégée de génie civil et environnemental à la McCormick Faculty of Engineering de Northwestern, et titulaire d’un doctorat. étudiant Rebecca Wilkes. L’étude comprenait des collaborateurs de l’Université de Chicago, du Laboratoire national d’Oak Ridge et de l’Université system du Danemark.
Coups de sucre
La plupart des projets de conception de bactéries impliquent Escherichia Coli car c’est l’organisme modèle bactérien le moreover étudié. Mais E. Coli, dans son état naturel, consomme facilement diverses formes de sucre. Tant que le sucre est disponible, E. Coli le consommera – et laissera les produits chimiques en plastique derrière lui.
“L’ingénierie des bactéries à des fins différentes est un processus laborieux”, a déclaré Aristilde. “Il est vital de noter que C. testosteroni ne peut pas utiliser de sucres, point final. Il a des limits génétiques naturelles qui empêchent la concurrence avec les sucres, faisant de cette bactérie une plate-forme attrayante.”
Ce que C. testosteroni veut vraiment, cependant, c’est une autre supply de carbone. Et des matériaux tels que le plastique et la lignine contiennent des composés avec un anneau d’atomes de carbone savoureux. Alors que les chercheurs savaient que C. testosteroni pouvait digérer ces composés, Aristilde et son équipe ont voulu savoir remark.
“Ce sont des composés de carbone avec une chimie de liaison complexe”, a déclaré Aristilde. “Beaucoup de bactéries ont beaucoup de mal à les séparer.”
Combiner différentes « omiques »
Pour étudier remark C. testosteroni dégrade ces formes complexes de carbone, Aristilde et son équipe ont combiné plusieurs formes d’analyses basées sur les « omiques » : la transcriptomique (étude des molécules d’ARN) protéomique (étude des protéines) métabolomique (étude des métabolites) et la fluxomique (étude des réactions métaboliques). Les études « multi-omiques » complètes sont des entreprises massives qui nécessitent une variété de procedures différentes.
En examinant la relation entre la transcriptomique, la protéomique, la métabolomique et la fluxomique. En fin de compte, l’équipe a découvert que les bactéries décomposent d’abord l’anneau de carbones dans chaque composé. les bactéries continuent de le dégrader en fragments moreover courts.
“Nous avons commencé avec un composé de plastique ou de lignine qui a sept ou huit carbones liés entre eux par une forme circulaire à 6 carbones formant le soi-disant cycle benzénique”, a expliqué Aristilde. “Ensuite, ils le décomposent en chaînes plus courtes qui ont trois ou quatre carbones. Dans le processus, les bactéries alimentent ces produits décomposés dans leur métabolisme naturel, afin qu’elles puissent fabriquer des acides aminés ou de l’ADN pour les aider à se développer.”
Valoriser les déchets plastiques
Aristilde a également découvert que C. testosteroni peut diriger le carbone par différentes voies métaboliques. Ces voies peuvent conduire à des sous-produits utiles qui peuvent être utilisés pour des polymères pertinents sur le plan industriel tels que les plastiques. Aristilde et son équipe travaillent actuellement sur un projet étudiant le métabolisme qui déclenche cette biosynthèse de polymères.
“Ces espèces de Comamonas ont le potentiel de fabriquer plusieurs polymères pertinents pour la biotechnologie”, a déclaré Aristilde. “Cela pourrait conduire à de nouvelles plates-formes qui génèrent du plastique, réduisant ainsi notre dépendance aux produits chimiques pétroliers. L’un des principaux objectifs de mon laboratoire est d’utiliser des ressources renouvelables, telles que la conversion des déchets en plastique et le recyclage des nutriments des déchets. Ensuite, nous n’aurons pas à continuer à extraire des produits chimiques pétroliers pour fabriquer des plastiques, par exemple. »
Aristilde est membre du Programme sur les plastiques, les écosystèmes et la santé publique de l’Institut pour la durabilité et l’énergie du Northwestern.
