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JF Perrin mise à jour 2019
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Historiquement, les procédés de génie fermentaire ont permis et permettent toujours de produire de nombreuses enzymes : enzymes sécrétées le plus souvent, mais aussi endocellulaires..
Les procédés de génie fermentaire sont désormais aussi utilisés pour la production de protéines recombinées diverses dans des systèmes hétérologues.
Le propos n'est pas ici de présenter une vision d'ensemble des technologies des vecteurs et des systèmes d'expression mais de traiter quelques cas pratiques en ne regardant que la partie purement "génie fermentaire". On se contentera donc de rappeler en introduction quelques points fondamentaux.
Quels types de cellules sont cultivées pour la production de protéines recombinées ? Bactéries (en pratique des souches adaptées E.coli), levures (souches Saccharomyces cer. ou Pichia pastoris), cellules d'insectes (lignées dérivées de sf21 de l'insecte Spodoptera frugiperda), cellules mammaliennes (lignées CHO recombinées)
.Le gène (hétérologue) de la proteine recombinée à produire est évidemment sous le contrôle d'un promoteur. Ce promoteur est en général inductible (pas toujours ! et verra un exemple avec promoteur constitutif dans les cas pratiques étudiés). les procédés avec promoteur inductible sont en deux temps : un premier temps de multiplication des cellules productrices alors que la protéine à produire n'est pas exprimée (le gène n'est pas transcrit), un deuxième temps d'expression très forte du gène de la protéine à produire. On utilise pour cela des systèmes d'induction de transcription...
Selon la construction génétique utilisée (présence ou pas de séquences de sécrétion), le système d'expression donne une protéine recombinée intra-cellulaire ou périplasmique ou sécrétée dans le milieu. Avoir une construction qui permet la sécrétion peut éviter les problèmes de toxicité liée à la protéine recombinée produite et permettre le contrôle par un promoteur constitutif. A contrario, les productions intra-cellulaires perturbent souvent la cellule productrice d'où les stratégies en 2 temps avec induction comme décrit ci-avant. Les corps d'inclusions (accumulations d'agrégats insolubles de protéines produites mal conformées ne sont pas forcément un problème si les techniques de purification peuvent les renaturer ...).
La protéine recombinée est souvent une protéine de fusion avec étiquette de purification ...