Pectinase supérieure pour le traitement du chanvre industriel et d'autres agrofibres

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Objectif(s)

L'objectif de ce projet du Conseil national de recherches du Canada (CNRC) est de créer une enzyme pectinase (dégradation de la pectine) améliorée offrant des caractéristiques de rendement supérieures pour l'extraction efficace du chanvre et autres agrofibres par procédé enzymatique à l'opposé des procédés chimiques conventionnels et autres procédés durs. L'enzyme pectinase sera produite par ingénierie des protéines d'une pectinase connue ou par criblage génomique d'autres pectinases efficaces provenant de microbes colonisant différents habitats.

Description

Le chanvre industriel est 4,5 fois plus efficace dans la conversion du gaz carbonique atmosphérique (CO₂) en biomasse par rapport aux ressources forestières et peut réduire de façon importante la dépendance au pétrole et à la foresterie comme sources de matières premières industrielles d'alimentation dans l'industrie du textile et comme matériau léger, par ex. dans l'industrie de l'automobile. La dégradation de la pectine nécessite l'action combinée de plusieurs pectinases qui consiste en dépolymérases (polygalacturonase et pectate lyase) et en méthylestérases. Malgré son application commerciale étendue dans l'industrie alimentaire, la fonctionnalité de la pectinase à un niveau de pH faible nuit aux fibres. Ce projet vise à créer une enzyme pectinase supérieure offrant en particulier une efficacité de rendement plus élevée et capable de fonctionner à des niveaux de pH (de manière optimale près d'un pH neutre ou plus élevé) et de température plus élevés pour l'extraction de longues fibres de chanvre. Des gènes pertinents de pectinases bactériennes ou fongiques seront choisis en utilisant l'exploration de données sur les génomes comme approche économique de découverte des gènes. Un nombre sélectionné de gènes candidats seront clonés, exprimés dans les systèmes d'expression bactériens et/ou fongiques appropriés, puis caractérisés pour leurs propriétés biochimiques, ce qui comprend la spécificité du substrat, les profils de pH, la température optimale, et la stabilité. Les candidats choisis subiront d'autres études par le biais de l'ingénierie des protéines en induisant des mutations à l'aide de mutagénèse dirigée ou de l'évolution dirigée pour arriver au meilleur biocatalyseur possible. Les défis prévus dans le cadre de cette recherche comprennent l'expression des gènes en un système hétérologue (c'est-à-dire que les gènes dérivés d'un hôte ou d'un historique génétique différent ne peuvent pas s'exprimer facilement par rapport à son système d'origine ou « homologue »); et particulièrement la production du biocatalyseur requis à peu de frais pour une application à grande échelle.

Structure de la pectate lyase de
Xanthomonas

Réalisations notables

De nouvelles connaissances et technologies pour créer des enzymes pectinases supérieurs ou des formules permettront l'extraction efficace de fibres végétales et contribueront à l'utilisation commerciale du chanvre et autres agrofibres. L'enzyme pectinase produite fonctionnera selon une échelle de pH et/ou de température plus optimale durant la production d'enzymes et se traduira selon toutes probabilités par une consistance dans la qualité des fibres et par une résistance accrue. Des répercussions environnementales et des économies considérables sont prévues, notamment la réduction des émissions dans les approvisionnements en eau et la mise en ouvre de stratégies d'économie d'énergie provenant de l'utilisation de la production d'enzymes comme solution de remplacement aux processus industriels traditionnels.