Identifiant pérenne de la notice : 213561425
Notice de type
Notice de regroupement
Note publique d'information : Les biopiles enzymatiques ont vu le jour pour développer des sources miniatures d’électricité
renouvelable. Cette technologie naissante est cependant encore limitée en termes de
puissance ou de durée de vie. Bien qu’encore peu employée, une stratégie pour améliorer
ces performances consiste à optimiser les propriétés catalytiques ou de stabilité
des enzymes. Ces travaux de doctorat décrivent le développement d’une plateforme de
microfluidique digitale permettant l’évolution dirigée de la laccase CotA de Bacillus
subtilis pour une utilisation dans une biopile enzymatique. Ces travaux démontrent
la possibilité d’utiliser une enzyme extrêmophile au sein d’une biopile enzymatique.
L’efficacité de CotA en tant que biocatalyseur de la réduction de l’O2 a été évaluée
pour la première fois en développant des biocathodes ou des biopiles Glucose/O2 complètes.
Une plateforme microfluidique modèle de criblage à très haut débit applicable à l’évolution
dirigée de la laccase CotA a également été mise au point et validée. La plateforme
permet l’encapsulation de cellules E. coli exprimant la protéine dans des microgouttelettes
aqueuses de quelques picolitres, l’incubation des microgouttelettes, l’ajout du substrat
par picoinjection puis la détection et le tri de l’activité enzymatique de CotA à
très haut débit (1 million de clones en seulement 4 heures). La plateforme est directement
applicable au criblage de banques de mutants et les variants optimisés sélectionnés
devraient mener à la création d’une nouvelle génération de biopiles plus efficaces.
Cette plateforme universelle de criblage constitue un outil à la fois versatile et
puissant pour l’évolution dirigée des protéines.
Note publique d'information : Enzymatic biofuel cells have been recently developed to create miniature renewable
electricity sources. However, this new technology is still limited in terms of power
and lifetime compared to classical fuel cells. Although it has been rarely used yet,
one strategy to improve these performances is to optimize the catalytic and stability
properties of the enzymes. This PhD work describes the development of a droplet-based
microfluidic platform for thr directed evolution of CotA laccase from Bacillus subtilis
for enzymatic biofuel cells application. This work demonstrates the possibility of
using an extremophilic enzyme inside an enzymatique biofuel cell. The efficiency of
CotA as a biocatalyst for O2 reduction has been evaluated for the first time developing
biocathodes or complete Glucose/O2 biofuel cells. A droplet-based microfluidic high-throughput
screening platform for CotA directed evolution has also been developed and validated.
This platform allows the encapsulation of E. coli cells expressing the protein in
aqueous droplets of few picoliters, the incubation of droplets, the addition of the
substrate using picoinjection and then the detection and the sorting of CotA enzymatic
activity using very high-throughput (1 million clones in only 4 hours). The platform
can be directly used for the screening of mutant libraries. Optimized selected mutants
would lead to the creation of a new and more efficient generation of enzymatic biofuel
cells. This universal droplet-based microfluidic screening platform is a very powerful
tool for directed evolution of proteins.
paprika.idref.fr
data.idref.fr
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