La biologie de synthèse au service de l’étude de molécules naturelles fongiques.

Dans une étude publiée dans le journal Metabolic Engineering, un consortium emmené par l’équipe « Effecteurs de la Communication Champignon-Plante » de l’unité BIOGER (Campus Agro Paris-Saclay, INRAE Palaiseau) a développé un outil permettant de produire des métabolites spécialisés dans la levure Saccharomyces cerevisiae. Cette étude a été réalisée en collaboration avec l’Unité Pilote de l’Institut de Chimie des Substances Naturelles (CNRS-ICSN, Gif-sur-Yvette) et la plateforme Observatoire du Végétal – Chimie-Métabolisme (Institut Jean-Pierre Bourgin, INRAE Versailles).

Les champignons filamenteux sont une source extrêmement riche de petites molécules appelées métabolites secondaires ou métabolites spécialisés aux propriétés multiples : antibiotiques (pénicillines), immunosuppresseurs (ciclosporines), hypolipidémiants (statines), etc.

Au cours de la dernière décennie, il est apparu que de nombreux métabolites spécialisés de champignons ne sont pas produits au laboratoire mais uniquement dans des conditions particulières telles que l’infection d’une plante. Dans le but de purifier ces métabolites et de déterminer leur structure chimique, les gènes fongiques codant les enzymes de biosynthèse sont clonés et assemblés en un polycistron dans un vecteur plasmidique. Ce polycistron est ensuite exprimé dans une levure (expression hétérologue) afin de produire les molécules d’intérêt en grande quantité.

Ce nouveau système a permis d’identifier les gènes de biosynthèse nécessaires à la production des Colletochlorines, une famille de molécules bioactives produites par Colletotrichum higginsianum, l’agent responsable d’une maladie appelée anthracnose des crucifères. Par ailleurs, ces molécules ont été produites en plus grande quantité (x35) par rapport au champignon d’origine. Dorénavant, cet outil va nous permettre d’étudier les effecteurs (facteurs de virulence) de champignons pathogènes et de découvrir de nouveaux produits naturels.

Référence :
Geistodt-Kiener, A., Totozafy, J. C., Le Goff, G., Vergne, J., Sakai, K., Ouazzani, J., Mouille, G., Viaud, M., O’Connell, R. J., Dallery, J-F. (2023) Yeast-based heterologous production of the Colletochlorin family of fungal secondary metabolites. Metabolic Engineering. 80:216-231. https://doi.org/10.1016/j.ymben.2023.10.002

Contact : Jean-Félix Dallery, jean-felix.dallery@inrae.fr