EP4058567A1 - Monomer polypeptide having hydrogenase activity, in particular recombinant monomer polypeptide having hydrogenase activity - Google Patents

Monomer polypeptide having hydrogenase activity, in particular recombinant monomer polypeptide having hydrogenase activity

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EP4058567A1
EP4058567A1 EP20803204.5A EP20803204A EP4058567A1 EP 4058567 A1 EP4058567 A1 EP 4058567A1 EP 20803204 A EP20803204 A EP 20803204A EP 4058567 A1 EP4058567 A1 EP 4058567A1
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EP
European Patent Office
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identity
hydrogenase
seq
preferably still
host cell
Prior art date
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Pending
Application number
EP20803204.5A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Damien GODAUX
Philippe LORGE
Bart GHYSELS
Nathalie Job
Fabrice FRANCK
Giuseppe CALDARELLA
Pierre CARDOL
Claire REMACLE
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H2win SA
Original Assignee
H2win SA
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/0004Oxidoreductases (1.)
    • C12N9/0067Oxidoreductases (1.) acting on hydrogen as donor (1.12)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P3/00Preparation of elements or inorganic compounds except carbon dioxide
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Definitions

  • Monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity in particular recombinant monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity
  • the present invention relates to a monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity, in particular a recombinant monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity, a host cell including this monomeric polypeptide and a host cell including a polynucleotide encoding this monomeric polypeptide.
  • the present invention also relates to a process for obtaining a monomeric polypeptide exhibiting a hydrogenase activity, in particular a process for obtaining a recombinant monomeric polypeptide exhibiting a hydrogenase activity and to the use of such a monomeric polypeptide. , in particular on the use of such a recombinant monomeric polypeptide.
  • Hydrogen is considered a promising renewable energy carrier due to its high energy content and the lack of pollution when used in fuel cells.
  • the production of dT1 ⁇ 2 is currently carried out by chemical extraction of fossil hydrocarbons, electrolysis of water or pyrolysis of biomass.
  • bio-hydrogen also called bio-hydrogen
  • the amount of research on the production of bio-hydrogen has increased dramatically over the past decade. This includes microbial production mainly through the process of fermentation in bacteria and photosynthesis in microalgae, but also the enzymatic generation of hydrogen by "electro-enzymology". All of these methods rely on special enzymes called hydrogenases.
  • Hydrogenases are metallo-enzymes that catalyze the reaction chemical: 2 H + + 2e ⁇ ® H2. This enzyme-dependent hydrogen production or consumption reaction is defined as hydrogenase activity. The reaction is reversible and its direction depends on the redox potential of the components capable of interacting with the enzyme. In the presence of H2 and an electron acceptor, a hydrogenase consumes hydrogen. In the presence of a low potential electron donor, a hydrogenase uses protons as electron acceptors and produces I ⁇ 2. Hydrogenases are widely used among microorganisms because many of them use hydrogen as a vector or source of energy. These enzymes have many representatives in the field of bacteria and archaea and are also present in some unicellular eukaryotic organisms.
  • hydrogenases are divided into three phylogenetically distinct classes: [Fe] - hydrogenases, [FeFe] -hydrogenases and [NiFe ] -hydrogenases. Each class is characterized by a distinctive metallic composition of the active site. Physiologically, these enzymes have been shown to function as a valve for excess electrons.
  • the catalytic center of [Fe] -hydrogenases does not contain any FeS or Ni center and has therefore been named "iron-sulfur center free hydrogenase” or [Fe] - hydrogenases (Shima and Thauer. 2007. A third type of hydrogenase catalyzing H2 activation Chem Rec 7: 37-46).
  • [Fe] -hydrogenases are limited to certain methanogenic microorganisms (Pilak et al. 2006. The crystal structure of the apoenzyme of the iron-sulfur cluster-free hydrogenase. J Mol Biol 358: 798-809) where they are essential for growth during nickel deficiency (Thauer. 1998. Biochemistry of methanogenesis: a tribute to Marjory Stephenson.
  • [FeFej-hydrogenases are monomeric enzymes with a highly conserved catalytic center. It is a bi-nuclear iron site linked to a [4Fe-4S] center by a cysteine bridge. The non-protein ligands, cyanide (CN) and carbon monoxide (CO), are bound to iron atoms in the bi-nuclear center. Iron atoms also share two sulfur ligands (Nicolet et al. 2000. A novel FeS cluster in Fe-only hydrogenases. Trends Biochem Sci 25: 138-143, Nicolet et al. 2002. Fe-only hydrogenases: structure, function and evolution. J Inorg Biochem 91: 1-8).
  • HydE Three chaperone proteins named HydE, HydF and HydG are known to be necessary for the correct assembly of [FeFej-hydrogenases (Vignais et al. 2001. Classification and phylogeny of hydrogenases. FEMS Microbiol Rev 25: 455-501).
  • [NiFe] -hydrogenases form globular heteromultimers (Volbeda et al. 1995. Crystal structure of the nickel-iron hydrogenase from Desulfovibrio gigas. Nature 373: 580-587).
  • the bi-metallic active site [NiFe] is located in the large subunit where it is coordinated by four cysteines and three non-protein ligands, one CO molecule and two CN, linked to the iron atom (Happe et al. 1997. Biological activation of hydrogen. Nature 385: 126, Pierik et al. 1999. Carbon monoxide and cyanide as intrinsic ligands to iron in the active site of [NiFe] - hydrogenases.
  • NiFe (CN) 2CO Biology's way to activate H2. J Biol Chem 274: 3331- 3337).
  • the other subunits of the heteromimer contain several medial and distal FeS centers, which conduct electrons between the active site and the physiological electron donor or acceptor.
  • the [4Fe-4S] group located near the active site is considered essential for the activity (Albracht. 1994. Nickel hydrogenases: in search of the active site. Biochim Biophys Acta 1188: 167-204).
  • [NiFe] -hydrogenases are enzymes quite widespread among prokaryotes with many representatives in bacteria and archaea.
  • the classification of [NiFe] -hydrogenases is based on the amino acid sequence alignments of the different subunits and divides [NiFe] -hydrogenases into four groups. Remarkably, this classification agrees well with the groups derived from the functions physiological (Vignais and Billoud. 2007. Occurrence, classification, and biological function of hydrogenases: an overview. Chem Rev 107: 4206-4272).
  • [NiFe] -hydrogenases are described as being more resistant than [FeFe] -hydrogenases to oxygen damage.
  • the [NiFe] -hydrogenases are reversibly inactivated by O2.
  • the soluble [ NiFe] - hydrogenase from Ralstonia eutropha contains four cyanides in its active site, one of which is responsible for the insensitivity towards oxygen. J Biol Inorg Chem 9: 616- 626).
  • HoxEFUYH is a well-characterized [NiFe] -hydrogenase present in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC6803.
  • HoxEFUYH is a [NiFe] - pentameric and cytoplasmic hydrogenase.
  • HoxY and HoxH form the “hydrogenase” part while HoxE, HoxF and HoxU constitute the part in contact with the redox cofactor (Carrieri et al. 2011. The role of the bidirectional hydrogenase in cyanobacteria. Bioresour Technol 102: 8368-8377).
  • HoxH is the subunit responsible for the catalytic activity, that is to say the subunit comprising the active site of [NiFe] -hydrogenase.
  • HoxH contains the conserved residues for the bonding of nickel and iron atoms.
  • HoxY contains the proximal group [4Fe-4S] near the NiFe catalytic center.
  • HoxF and HoxU are iron-sulfur type proteins responsible for in vivo interaction with the substrate (NADH, flavodoxin or reduced ferredoxin).
  • HoxFU contain the medial and distal FeS centers carrying electrons to FloxYFI. The function of FloxE is unclear, but it may be a membrane anchor subunit.
  • the AbrB2 autorepressor expressed from an atypical promoter, represses the hydrogenase operon to regulate hydrogen production in Synechocystis strain PCC6803. J Bacteriol 194: 5423-5433 ). It is regulated by various environmental conditions, such as the availability of hydrogen, light, nitrates, nickel, oxygen or sulfur (Oliveira and Lindblad. 2009. Transcriptional regulation of the cyanobacterial bidirectional Hox-hydrogenase. Dalton Trans 9990- 9996). It is important to note that the hox genes are expressed constitutively in the presence of oxygen (Kiss et al. 2009. Transcriptional regulation of the bidirectional hydrogenase in the cyanobacterium Synechocystis 6803.
  • a common and efficient method for producing a large amount of a protein of interest is the recombinant production of that protein within a heterologous host.
  • This biotechnological process involves the introduction and expression of genes of interest in the genome of the host organism in order to produce a large amount of the protein of interest, with an excellent degree of purity.
  • the prokaryotic system remains the fastest and easiest system to produce a protein of interest, the eukaryotic system being slower and more complicated to implement.
  • Each organism has its own advantages and disadvantages.
  • There is not yet a universally applicable system of expression It is very difficult to predict which host will work best for a particular protein or for a particular end use.
  • Escherichia coli E.
  • coli is the reference organism for recombinant production. Indeed, this bacterium is very well known from the point of view of genetic and physiological engineering, with for example: optimized cell (high productivity, use of codons, inhibition of endogenous proteases), optimized culture medium, short doubling time, low contamination, availability of many commercial vectors, industrial scale-up, high production yield.
  • FloxEFUYFI being a prokaryotic protein of the cyanobacterium Synechocystis
  • the E. coli system is suitable for its recombinant production. This production in E. coli has already been carried out successfully. In this sense, Maeda and his colleagues have shown an in vivo increase in hydrogen production in E. coli cells expressing, in anoxic condition, the cyanobacterial HoxEFUYH enzyme (Maeda et al. 2007. Inhibition of hydrogen uptake in Escherichia coli by expressing the hydrogenase from the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803. BMC Biotechnol 7:25). Such increased hydrogen production in the presence of FloxEFUYFI is due to inhibition of the activity of endogenous Fte-consuming hydrogenases 1 and 2 in E. coli.
  • Document D2 describes the characterization of a native subunit of [NiFe] -hydrogenase from Alcaligenes eutrophus H16. This peptide represents the catalytic subunit of [NiFe] -hydrogenase and is described as totally inactive with NAD as redox mediator, but showing very low residual activity with methylene blue, ferricyanide and cytochrome C.
  • Document D3 suggests the existence of [NiFe] - hydrogenase type monomers with hydrogenase activity.
  • document D3 mentions, citing document D2, [NiFe] -hydrogenase from Alcaligenes eutrophus, and also [NiFe] -hydrogenase-1 from Escherishia coli.
  • a monomeric polypeptide comprising a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type, said monomeric polypeptide exhibiting enzymatic activity, in particular enzymatic activity of hydrogenase type, more particularly catalytic activity, more particularly catalytic activity of hydrogenase type.
  • said monomeric polypeptide comprises a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type.
  • said monomeric polypeptide consists of a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type.
  • said monomeric polypeptide consists of a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type.
  • a monomeric polypeptide comprising a single subunit comprising only the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type, said monomeric polypeptide alone exhibiting a enzymatic activity, in particular an enzymatic activity of hydrogenase type, more particularly a catalytic activity, more particularly still a catalytic activity of hydrogenase type.
  • the production of a single monomeric polypeptide greatly simplifies the complex folding process in comparison with the dimeric, tetrameric and pentameric enzymes for which a correct assembly of the active site, of each of the subunits and finally of the entire enzyme. is particularly difficult to control and guarantee, which constitutes an obstacle to their use.
  • adequate folding of a single subunit is necessary and no assembly between different subunits is required to form a heteromimeric complex.
  • the three-dimensional structure of a monomeric polypeptide according to the invention can be easily modeled, in particular to determine the residues exposed at the surface of the protein, for example to facilitate the orientation as well as the adsorption with respect to an interface, by example compared to a carbon electrode.
  • This characteristic advantageously makes it possible, for example, to improve the stability of the link between the interface and the enzymatic catalyst, but also to optimize the direct transfer of electrons between the interface and the active site. Energy efficiency is therefore improved by the absence of additional redox relays, which limits energy losses.
  • the monomeric polypeptide is indeed active and capable of producing by catalysis of H2 (for example via the standard test for in-vitro production of FL by hydrogenases using the reduced methyl viologen as redox mediator) as well as consumption by catalysis of H2 (for example via the standard test of in-vitro consumption of H2 by hydrogenases using oxidized benzyl viologen as redox mediator), without the presence of Proximal FeS center present in the small-subunit and described as essential, nor for that matter of any other redox relay.
  • This is quite surprising since such a thorough simplification of the heteromimeric enzyme has never made it possible to demonstrate the hydrogenase activity in the state of the art.
  • the monomeric polypeptide is isolated from its natural environment, in particular isolated from a natural protein of [NiFe] -hydrogenase type.
  • said monomeric polypeptide can be derived from / isolated from a prokaryote.
  • examples include, but are not limited to a member of the genus Escherichia (eg, Escherichia coli), a member of the genus Desulfovibrio (eg, Desulfovibrio gigas), a member of the genus Hydrogenophilus (eg, Hydrogenophilus thermoluteolus), a member of the genus Desulfomicrobium (such as, for example, Desulfomicrobium baculatum), Synechocystis (such as, for example, Synechocystis sp.
  • said monomeric polypeptide can be derived from a cell or a microbe or can be produced in vitro or in vivo.
  • the monomeric polypeptide is recombinant or heterologous.
  • the monomeric polypeptide is purified.
  • the monomeric polypeptide has a truncated or non-truncated amino acid sequence exhibiting at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, plus more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, relative to the acid sequence amino acids of SEQ ID NO: 2 and / or relative to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4.
  • the monomeric polypeptide has a truncated or non-truncated amino acid sequence exhibiting at least 81% identity, at least 82% identity, at least 83% identity, at least 84 % identity, at least 85% identity, at least 86% identity, at least 87% identity, at least 88% identity, at least 89% identity, at least 90% d 'identity, at least 91% identity, at least 92% identity, at least 93% identity, at least 94% identity, at least 95% identity, at least 96% identity , at least 97% identity, at least 98% identity, at least 99% identity, relative to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and / or relative to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4.
  • said monomeric polypeptide is characterized in that said subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type is the HoxH subunit of the protein of [NiFe] -hydrogenase type.
  • FloxEFUYFI in / from Synechocystis sp. PCC6803.
  • said monomeric polypeptide exhibits a hydrogenase activity of at least 0.01 mitioI H2. min -1 . _1 mg of enzyme, preferably at least 0.05 mitioI H2. min -1 . rng -1 enzyme, preferably at least 10 mitioI H2. m 1 . rng -1 enzyme.
  • the present invention also relates to a host cell including a monomeric polypeptide according to the invention, said monomeric polypeptide comprising a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type, said monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity. .
  • the present invention relates to a host cell including a monomeric polypeptide according to the invention, the subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type is the subunit HoxH of the [NiFe] -hydrogenase-type protein HoxEFUYH in / from Synechocystis sp. PCC6803.
  • the host cell in particular for the expression of said monomeric polypeptide, perhaps a host bacterial cell of the genus Escherichia (such as for example Escherichia coll), of the genus Bacillus (such as for example Bacillus subtilis), of the genus Streptomyces (such as for example Streptomyces coelicolor), of the genus Synéchocystis (such as for example Synéchocystis sp.
  • Escherichia such as for example Escherichia coll
  • Bacillus such as for example Bacillus subtilis
  • Streptomyces such as for example Streptomyces coelicolor
  • Synéchocystis such as for example Synéchocystis sp.
  • genus Synéchococcus such as for example Synéchococcus WFI8102
  • any other prokaryotic cell a eukaryotic cell for example of the genus Chlamydomonas (such as, for example, Chlamydomonas reinhardtii), of the genus Saccharomyces (such as, for example, Saccharomyces cerevisiae), of the Pichia type (such as, for example, Pichia pastoris), or another type of eukaryotic cell.
  • Chlamydomonas such as, for example, Chlamydomonas reinhardtii
  • Saccharomyces such as, for example, Saccharomyces cerevisiae
  • Pichia type such as, for example, Pichia pastoris
  • another type of eukaryotic cell such as, for example, Pichia pastoris
  • said unrelated monomeric polypeptide in said host cell may itself but not necessarily be derived from the expression of an unwanted gene in an expression vector, for example in a plasmid inserted into said host cell.
  • said monomeric polypeptide induced in said host cell has a truncated or non-truncated amino acid sequence exhibiting at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60%. identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, relative to to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and / or to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4.
  • said host cell can include one or more maturation factors of said [NiFe] -hydrogenase type protein, preferably one or more maturation factors of said [NiFe] -hydrogenase type protein selected from , the group consisting of the maturation factors FlypA, HypB, FlypC, HypD, HypE, HypF and FloxW a) whose respective amino acid sequences each have at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, respectively with respect to the sequences in amino acids SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 18; or b) encoded together by a concatenary nucleotide
  • said at least one maturation factor may be endogenous to the host cell and / or exogenous to the host cell.
  • said monomeric polypeptide and / or said at least one maturation factor is / are derived from the expression of at least one undue gene in an expression vector, said expression vector being induced in said host cell.
  • the present invention also relates to a host cell including a polynucleotide encoding a monomeric polypeptide according to the invention comprising a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type, said monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity. .
  • the present invention relates to a host cell including a polynucleotide encoding a monomeric polypeptide whose sub- unit comprising the active site of a [NiFe] -hydrogenase-like protein is the HoxH subunit of the [NiFe] -hydrogenase-like protein FloxEFUYFI in / from Synechocystis sp. PCC6803.
  • said polynucleotide encoding a monomeric polypeptide exhibits a nucleotide sequence having at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% d identity, respectively with respect to the sequences, with respect to the nucleotide sequences SEQ ID NO: 1 and / or SEQ ID NO: 3.
  • the host cell including a polynucleotide encoding a monomeric polypeptide according to the invention, and being used in particular for the expression of said monomeric polypeptide can be a host bacterial cell of the genus Escherichia (such as for example Escherichia coli), of the genus Bacillus (such as for example Bacillus subtilis), of the genus Streptomyces (for example Streptomyces coelicolor), a photosynthetic bacterial cell of the genus Synechocystis (such as for example Synéchocystis sp.
  • Escherichia such as for example Escherichia coli
  • Bacillus such as for example Bacillus subtilis
  • Streptomyces for example Streptomyces coelicolor
  • Synechocystis such as for example Synéchocystis sp.
  • Synéchococcus (as for example Synechococcus WFI8102) or any other prokaryotic cell, a eukaryotic cell for example of the genus Chlamydomonas (for example Chlamydomonas reinhardtii), of the genus Saccharomyces (for example Saccharomyces cerevisiae), of the Pichia type (for example Pichia pastoris), or another eukaryotic cell type.
  • said polynucleotide induced in said host cell may itself but not necessarily be induced in an expression vector, for example in a plasmid, inserted into said host cell.
  • said monomeric polypeptide encoded by said induced polynucleotide in said host cell has a truncated or non-truncated amino acid sequence exhibiting at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% of identity, more preferably still at least 99% identity, relative to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and / or relative to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4.
  • said host cell including a polynucleotide encoding a monomeric polypeptide can include one or more maturation factors of said [NiFe] -hydrogenase type protein, preferably one or more maturation factors of said protein of type [NiFe] - hydrogenase chosen from the group consisting of the maturation factors FlypA, HypB, FlypC, HypD, HypE, HypF and FloxW a) whose respective amino acid sequences each have at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity , more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, respectively relative to the amino acid sequences SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO:
  • SEQ ID NO: 12 SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 18; or b) encoded together by a concatenary nucleotide sequence exhibiting at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, relative to the nucleotide sequence SEQ ID NO: 19, which codes for all of these ripening factors.
  • said at least one maturation factor can be endogenous to the host cell and / or exogenous to the host cell.
  • said monomeric polypeptide and / or said at least one maturation factor is / are derived from the expression of at least one undue gene in an expression vector, said expression vector being induced in said host cell.
  • the present invention also relates to a process for obtaining, for example in a host cell (for example in E. coli), a monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity according to the invention, said process comprising the following steps:
  • the method according to the invention makes it possible to produce a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type.
  • the polynucleotide may itself but not necessarily be included in an expression vector, for example in a plasmid.
  • said step of modifying said expression vector consists of an inclusion in said expression vector of said exogenous polynucleotide, at least part of which codes for said polypeptide.
  • monomer in which the amino acid sequence, truncated or not, has at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity , more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, relative to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and / or relative to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4.
  • said step of modifying said expression vector may comprise the inclusion in said expression vector of one or more factors for maturation of said protein of [NiFe] - hydrogenase type, preferably one or more maturation factors of said [NiFe] -hydrogenase type protein chosen from the group consisting of the maturation factors FlypA, HypB, FlypC, HypD, HypE, HypF and FloxW a) whose respective acid sequences amines each have at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% d 'identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, respectively relative to the amino acid sequences SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 18; or b
  • a sequence encoding one or more maturation factors of said [NiFe] -hydrogenase type protein can itself but not necessarily be included in a vector. expression, for example in a plasmid.
  • the method according to the invention comprises a subsequent step of isolation and / or purification of said monomeric polypeptide.
  • the invention relates to a process for obtaining a monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity according to the invention, said process comprising the following steps:
  • a step of incubation of said genetically modified entity for example of said genetically modified host cell or of said genetically expression vector, to obtain a monomeric polypeptide comprising a single subunit comprising the active site of a protein of type [ NiFe] -hydrogenase, said monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity.
  • said step of genetic modification carried out in-vivo or in-vitro, consists of: a) a genetic modification of a host cell and / or of an expression vector by including therein a polynucleotide exogenous at least one part of which codes for a monomeric polypeptide comprising a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type, to obtain a genetically modified host cell and / or a vector of genetically modified expression to be incubated during said incubation step carried out under incubation conditions making it possible to ensure expression of said exogenous polynucleotide to produce said monomeric polypeptide; or b) by inducing at least one genetic mutation in the genetic material of a host cell to obtain a genetically modified host cell to be incubated during said incubation step carried out under incubation conditions to produce said polypeptide monomeric.
  • said induction of at least one genetic mutation is carried out by homologous recombination, a method well known to those skilled in the art.
  • said step of genetic modification of said host cell by inclusion of an exogenous polynucleotide consists of an inclusion in said host cell of an expression vector, in particular of a modified expression vector, including said exogenous polynucleotide.
  • said step of genetic modification of said host cell consists of an inclusion in said host cell of said exogenous polynucleotide, at least part of which codes for said monomeric polypeptide, the amino acid sequence of which is or is not present at least. 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, relative to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and / or relative to to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4.
  • said step of genetic modification of said host cell further comprises the inclusion in said host cell of at least one maturation factor of said [NiFe] -hydrogenase type protein, said at least one maturation factor being endogenous to the host cell and / or exogenous to the host cell, preferably the inclusion of at least a maturation factor of said [NiFe] -hydrogenase type protein chosen from the group consisting of maturation factors FlypA, HypB, FlypC, HypD, HypE, HypF and HoxW a) whose respective amino acid sequences each have at least 15 % identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least
  • nucleotide sequence SEQ ID NO: 19 or b) encoded together by a concatenary nucleotide sequence exhibiting at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, relative to the nucleotide sequence SEQ ID NO: 19, which codes for all of these ripening factors.
  • said at least one maturation factor is derived from the expression of at least one undue gene in an expression vector, said expression vector being induced in said host cell.
  • the process for obtaining a polypeptide monomer exhibiting a hydrogenase activity according to the invention gives rise to the production of a monomeric polypeptide of which the subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type is the HoxH subunit of the protein of type [NiFe] -hydrogenase FloxEFUYFI in Synechocystis sp. PCC6803.
  • the present invention also relates to a use of a monomeric polypeptide according to the invention comprising a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type, said monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity and being present or not in a cell, to produce or consume hydrogen by incubating said monomeric polypeptide under incubation conditions making it possible to ensure production or consumption of hydrogen.
  • the present invention also relates to a use of a monomeric polypeptide according to the invention or of a monomeric polypeptide obtained according to the process according to the invention comprising a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] type. -hydrogenase, said monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity and being present or not in a cell, for coating a surface, in particular for coating a surface with an electrical conductor, for example for coating a surface of an anode or a cathode.
  • polypeptide By the term “polypeptide”, it is understood, within the meaning of the present invention, a single chain composed of a minimum of two amino acids linked together by a peptide bond between the carboxylic group of an amino acid and the amine group. of the following amino acid.
  • polypeptide also includes molecules which contain more than one polypeptide, the latter linked together, for example by disulfide bridges, or polypeptide complexes, the latter linked together, for example covalently or not. -covalent, and forming a multimer (for example a dimer, a trimer, a quadrimer, a pentamer).
  • a polypeptide can also contain non-protein ligands, such as for example inorganic iron (Fe), nickel (Ni), an iron-sulfur center (FeS), or other organic ligand such as for example carbon monoxide (CO) , cyanide (CN) or a flavin.
  • non-protein ligands such as for example inorganic iron (Fe), nickel (Ni), an iron-sulfur center (FeS), or other organic ligand such as for example carbon monoxide (CO) , cyanide (CN) or a flavin.
  • the terms peptide, polypeptide, enzyme, subunit or protein are all included within the definition of polypeptide and these terms can be used interchangeably.
  • the definition of "polypeptide” does not take into account the length of said polypeptide or the way in which said polypeptide is produced.
  • recombinant polypeptide or “heterologous polypeptide”, it is understood, within the meaning of the present invention, a polypeptide which is not naturally present in the environment and / or which is not naturally present in the cell.
  • host used for its production in particular in a host cell, and the production of which is carried out by recombinant techniques, for example by adding genetic material to a host cell.
  • polypeptide By the terms “monomeric polypeptide”, it is understood, within the meaning of the present invention, a single chain composed of a minimum of two amino acids linked together by a peptide bond between the carboxylic group of an amino acid and the group. amine of the next amino acid.
  • the term “monomeric polypeptide” includes only molecules which contain only one polypeptide, that is, without interaction with any other polypeptide. For example, it is in no case a multimer (for example a dimer, a trimer, a quadrimer, a pentamer, ).
  • a monomeric polypeptide can also contain non-protein ligands, such as for example inorganic iron (Fe), nickel (Ni), iron-sulfur centers (FeS), or other organic ligand such as for example carbon monoxide (CO ), cyanide (CN) or a flavin.
  • non-protein ligands such as for example inorganic iron (Fe), nickel (Ni), iron-sulfur centers (FeS), or other organic ligand such as for example carbon monoxide (CO ), cyanide (CN) or a flavin.
  • non-protein ligands such as for example inorganic iron (Fe), nickel (Ni), iron-sulfur centers (FeS), or other organic ligand such as for example carbon monoxide (CO ), cyanide (CN) or a flavin.
  • CO carbon monoxide
  • CN cyanide
  • recombinant monomeric polypeptide or “heterologous monomeric polypeptide”, it is understood, within the meaning of the present invention, that the monomeric polypeptide is not naturally present in the environment, in particular in a host cell, and of which the production is carried out by recombinant techniques, for example by adding genetic material to a host cell.
  • polypeptide exhibiting hydrogenase activity it is understood, within the meaning of the present invention, that the polypeptide monomeric is able to catalyze the reversible reaction H2 ⁇ ® 2H + + 2e.
  • This definition of hydrogenase activity is not related to the experimental conditions but only to the production or consumption of hydrogen through the enzymatic activity of hydrogenase.
  • the part of the polypeptide may comprise, for example, several portions of the amino acid sequence and / or the linkage with one or more non-protein ligands.
  • polynucleotide it is understood, within the meaning of the present invention, a single chain composed of a minimum of two nucleotides linked together, for example by a covalent bond, regardless of whether they are ribonucleotides. or deoxynucleotides. This therefore includes RNAs and DNAs, single stranded or double stranded.
  • the definition of “polynucleotide” does not take into account the length of said polynucleotide, nor of the function, nor of the form, nor of the way in which said polynucleotide is produced.
  • a polynucleotide can be, for example, a plasmid, part of a plasmid, a gene or a gene fragment.
  • exogenous polynucleotide it is understood, within the meaning of the present invention, a polynucleotide which is not normally present in the host cell.
  • the exogenous polynucleotide can be a coding sequence for a polypeptide which is not naturally present in the host cell or a plasmid.
  • plasmid a double-stranded DNA molecule distinct from chromosomal DNA, exogenous, capable of autonomous replication, by virtue of its own origin of replication.
  • the plasmid can also contain other sequences of interest, such as by example a gene encoding a selection factor (resistance to an antibiotic, etc.), a multiple cloning site allows the addition of polynucleotide, and / or sequences for regulating transcription.
  • the terms "plasmid” or "expression vector” are interchangeable.
  • host cell it is understood, within the meaning of the present invention, a cell which has undergone a modification.
  • This modification can for example be the introduction of an exogenous polynucleotide into the cell, for example via a plasmid.
  • aturation factor any molecule, biological or not, which participates in the formation of the structure of another biological molecule, for example of a protein.
  • endogenous maturation factor any molecule, biological or not, which participates in the formation of the structure of another biological molecule, for example of a protein. , and which is naturally present in the host cell, that is to say without genetic modification of said host cell.
  • exogenous maturation factor any molecule, biological or not, which participates in the formation of the structure of another biological molecule, for example of a protein. , and which is not naturally present in the host cell, that is to say that a genetic modification of said host cell is necessary in order to add said exogenous maturation factor thereto, for example by adding a vector d 'expression.
  • isolated it is understood, within the meaning of the present invention, any molecule which has been removed from its natural environment, for example which has been removed from a [natural NiFej-hydrogenase.
  • purified it is understood within the meaning of the present invention, any molecule which has been lonely by means of biochemical techniques. This definition does not take into account the way in which the molecule is produced, for example naturally or by recombination, chemically or enzymatically synthesized, nor the biochemical techniques used for the production. purification, such as affinity chromatography or molecular sieve.
  • a polynucleotide, a polypeptide or I ⁇ 2 can be purified.
  • a substance is purified when it represents at least 60% relative to the other components which are associated with it, preferably 75% relative to the other components which are associated with it, preferably 90% relative to the other components which are associated with it. associates.
  • identity a structural similarity between two polynucleotides or two polypeptides.
  • Structural similarity is determined by an alignment between the two sequences, which alignment optimizes the number of identical nucleotides or the number of identical amino acids along the sequence. Holes in one or both sequences are allowed in order to optimize alignment and therefore structural similarity. The nucleotide or amino acid sequences must however remain the same.
  • genetic material it is understood, within the meaning of the present invention, the genome of an entity and more precisely all the nucleic acids of this entity, coding and non-coding sequences included.
  • genetic mutation it is understood, within the meaning of the present invention, an accidental or induced modification of the genetic material of an entity, for example of a host cell or of an expression vector.
  • entity comprising genetic material it is understood, within the meaning of the present invention, an entity which comprises genetic material according to the definition given above, for example a host cell or an expression vector such as 'a plasmid.
  • genetically modified entity an entity comprising genetic material according to the definition given above and which has undergone a modification of its genetic material, for example a genetic mutation or the introduction of an exogenous polynucleotide in the cell, such as, for example, via a plasmid.
  • a host cell by the terms “genetically modified host cell”, it is understood, within the meaning of the present invention, a host cell according to the definition given above and which has undergone a modification of its genetic material, for example a genetic mutation or the introduction of an exogenous polynucleotide into the cell, such as for example via a plasmid.
  • genetically modified expression vector an expression vector or a plasmid according to the definition given above and which has undergone a modification of its genetic material, by example the addition of a sequence of interest, such as for example a gene encoding a particular polypeptide.
  • Figure 1 illustrates the map of plasmid pET-26b (+) (5360bp).
  • Figure 2 illustrates the agarose gel analysis of the digestion of the pET26b (+) + HoxH expression vector by the restriction enzymes Ndel and Blpl.
  • Figure 3 illustrates the map of the plasmid pACYCDuet-1 (4008bp).
  • Figure 4 illustrates the agarose gel analysis of the digestion of pACYCDuet-1 + HypABCDEFHoxW expression vector by restriction enzymes Ncol and Hindi II.
  • Figure 5 illustrates the agarose gel analysis of the digestion of the expression vector pET26b (+) + HoxH, derived from plasmid DNA from a colony of E. coli, by restriction enzymes Ndel and Blpl.
  • Figure 6 illustrates the agarose gel analysis of the digestion of the expression vector pACYCDuet-1 + HypABCDEFHoxW, derived from the plasmid DNA of a colony of E. coli, by the restriction enzymes Ncol and Hindlll.
  • FIG. 7 illustrates the method of purification of the recombinant protein of interest HoxH. NA, sample not absorbed on the Ni-NTA affinity column. Washing, sample eluted with the washing buffer containing 10 mM in Imidazole. 50 mM, sample eluted at a concentration of 50 mM in imidazole. 100 mM, sample eluted at a concentration of 100 mM in imidazole. 150 mM, sample eluted at a concentration of 150 mM in imidazole. 200 mM, sample eluted at a concentration of 200 mM in imidazole. 250 mM, sample eluted at a concentration of 250 mM in imidazole.
  • Figure 8 illustrates the SDS-PAGE analysis of the protein composition of various fractions collected during affinity chromatography.
  • Load supernatant applied to the Ni-NTA affinity column and obtained from the lysis of recombinant E. coli cells; NA, sample not absorbed on Ni-NTA affinity column.
  • Washing sample eluted with the washing buffer containing 10 mM in Imidazole. M, molecular weight marker.
  • 50 mM sample eluted at a concentration of 50 mM in imidazole.
  • 100 mM sample eluted at a concentration of 10OmM in imidazole.
  • 150 mM sample eluted at a concentration of 150 mM in imidazole.
  • 200 mM sample eluted at a concentration of 200 mM in imidazole.
  • 250 mM sample eluted at a concentration of 250 mM in imidazole.
  • Figure 9 illustrates the analysis by immunodetection (Western blot) of the presence of HoxH in various fractions collected during affinity chromatography.
  • M molecular weight marker.
  • Load supernatant applied to the Ni-NTA affinity column and obtained from the lysis of recombinant E. coli cells.
  • NA sample not absorbed on Ni-NTA affinity column; 50 mM, sample eluted at a concentration of 50 mM in imidazole. 200 mM, sample eluted at a concentration of 200 mM in imidazole.
  • Figure 10 is a schematic representation of the structure of HoxEFUYH, [NiFe] -hydrogenase from Synechocystis sp. PCC 6803.
  • HoxE 19KDa and 1 FeS center
  • HoxF 57.5KDa, 2 FeS centers and one FMN center
  • HoxU 26KDa and 4 FeS centers
  • HoxY 20KDa and an FeS center
  • HoxH 53KDa and the active site.
  • Figure 11 is a schematic representation (gray arrow) of electron transfer and expected interactions with NADPH and methylviologen (MV) in HoxEFUYH, [NiFe] -hydrogenase from Synechocystis sp. PCC 6803.
  • Figure 12 is a schematic representation where the question mark asks whether the active site of the recombinant protein HoxH may or may not accept electrons directly from the MV and therefore produce hydrogen in the absence of additional redox relays.
  • Figure 13 illustrates the demonstration of the hydrogenase activity by the production of hydrogen which results from the addition of the recombinant protein HoxH to a reagent containing methyl-viologen previously reduced with sodium dithionite in the absence of oxygen.
  • HoxH is able to take electrons from previously reduced methyl viologen to combine them with protons (present in the buffer) to produce hydrogen according to the equation H2 ⁇ ® 2H + + 2e which represents the reaction catalyzed by l hydrogenase.
  • the level of hydrogen dissolved in the reagent is continuously measured using a micro-sensor (Unisense®, Denmark).
  • the arrow shows the moment when the addition of the recombinant HoxH protein is carried out, a moment concomitant with the increase in the level of dissolved hydrogen detected by the micro-sensor.
  • FIG. 14 illustrates the demonstration of the hydrogenase activity by the reduction of benzyl viologen which results from the addition of the recombinant protein HoxH to a reagent containing benzyl viologen (BV) in the presence of H2.
  • HoxH is able to take electrons from hydrogen to transfer them to a redox mediator, for example benzyl viologen, at the same time as the production of protons according to the equation H2 ⁇ ® 2H + + 2e which represents the reaction catalyzed by hydrogenase.
  • the level of hydrogen consumed is equivalent to the level of reduced benzyl viologen, a level which can be measured continuously by spectrophotometry at a wavelength of 578 nm.
  • FIG. 15 illustrates the demonstration of the hydrogenase activity by the production of hydrogen which results from the addition of the recombinant protein HoxH, produced in the absence of the HupABCDEFHoxW maturation factors exogenous to E. coli, to a reagent containing methyl-viologen previously reduced with sodium dithionite in the absence of oxygen.
  • HoxH is able to take electrons from previously reduced methyl viologen to combine them with protons (present in the buffer) to produce hydrogen according to the equation H2 ⁇ ® 2H + + 2e which represents the reaction catalyzed by l hydrogenase. Examples
  • HoxH corresponds to the large subunit comprising the active site of [NiFe] -hydrogenase HoxEFUYH in Synechocystis sp. PCC6803.
  • Genbank accession number in Genbank is BAA18091.1.
  • the theoretical isoelectric point of HoxH is 5.86 for a theoretical molecular mass of 52996.53 Daltons.
  • the nucleotide sequence (1425bp) of HoxH is as follows and is called SEQ ID NO: 1 in the context of the present invention: atgtctaaaaccattgttatcgatcccgttacccggattgaaggccatgccaaaatctccatttcctcaacgaccagg gcaacgtagatgatgttcgtttccatgtggtggagtatcggggttttgaaaaattttgcgaaggtcgtcccatgtggga aatggctggtattaccgcccgtatttgcggcatttgtccggttagccatctgctctgtgcggctaaaaccggggataag ttactggcggtgcaaatccctccagccggggaaaactggggtgcaaatccctccagcgg
  • the amino acid sequence (474 aa) of HoxH is as follows and is named SEQ ID NO: 2 in the context of the present invention: MSKTIVIDPVTRIEGHAKISIFLNDQGNVDDVRFHVVEYRGFEKFCEGRPMWEMA GITARICGICPVSHLLCAAKTGDKLLAVQIPPAGEKLRRLMNLGQITQSHALSFFHL SSPDFLLGWDSDPATRNVFGLIAADPDLARAGIRLRQFGQTVIELLGAKKIHSAWS VPGGVRSPLSEEGRQWIVDRLPEAKETVYLALNLFKNMLDRFQTEVAEFGKFPSL FMGLVGKNNEWEHYGGSLRFTDSEGNIVADNLSEDNYADFIGESVEKWSYLKFP YYKSLGYPDGIYRVGPLARLNVCHHIGTPEADQELEEYRQRAGGVATSSFFYHYA RLVEILACLEAIELLMADPDILSKNCRAKAEINCTEAVGVSEAPRGTLFHHYKIDE
  • Figure 1 shows the map of the plasmid pET26b (+) used to construct the FloxFI expression vector by insertion of SEQ ID NO: 3 into pET26b (+).
  • pET26b (+) is a 5360bp plasmid possessing an origin of replication for E. coli, a kanamycin resistance gene, a multiple cloning site (MCS) containing numerous restriction sites, the promoter 77 and the transcription terminator T7. It also contains the lad gene encoding a transcription repressor. This repression of transcription can be removed by adding IPTG.
  • the sequences SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2 are optimized for the use of codons in E. coli.
  • the Ndel (catatg) and Blpl (gctnagc) restriction sites are added respectively at the start and at the end of the nucleotide sequence for cloning into the plasmid pET26b (+) and the caccaccaccatcac sequence (underlined below) is also added (sequence encoding the poly-histidine tag near the N-terminal end of the protein).
  • the optimized nucleotide sequence (1453bp) is as follows and is named SEQ ID NO: 3 in the context of the present invention: cafafqaqccaccaccaccatcacaaaaccatcqtcatcqacccaqtcacccqcatcqaaqqccacqcca aaattagcatttttctgaacgaccagggcaacgtcgacgacgtccgctttcacgttgttgaataccgtggcttcgaaa aattttgtgaaggtcgtccgatgtgggaaatggccggtatcacggcacgtatttgtggaatttgtccggtgagccatct gctgcaaaaaccggagataactgctggcagtgcagattccgcggcaggtgaaaactgctggcagtgcagatt
  • the optimized amino acid sequence (480 aa) is as follows and is named SEQ ID NO: 4 in the context of the present invention:
  • Plasmid pET26b (+) is used to construct the HoxH expression vector by inserting SEQ ID NO: 3 into pET26b (+).
  • FIG. 2 shows the analysis of the digestion of the expression vector pET26b (+) + HoxH (SEQ ID NO: 3) by the restriction enzymes Ndel and Blpl. Two DNA fragments at approximately 5300 bp (linearized pET26b (+)) and at approximately 1500 bp (HoxH sequence excised from the plasmid pET26b (+)) are demonstrated. This confirms the presence of the HoxH sequence of interest in the expression vector pET26b (+).
  • HypA HypA
  • HypB HypC
  • HypD HypD
  • HypE HypF
  • HoxW HoxW
  • HypA is a FloxEFUYFI [NiFe] hydrogenase expression / formation protein in Synéchocystis sp. PCC6803.
  • Genbank accession number in Genbank is BAA18357.1.
  • the theoretical isoelectric point of HypA is 4.94 for a theoretical molecular mass: 12,773.47 Daltons.
  • the nucleotide sequence (342bp) of Hypa is as follows and is called SEQ ID NO: 5 in the context of the present invention: atgcacgaagttagtctgatggagcaaactttggcgatcgccattgcccaggcggaagaccatggagccagcca aatccatcgtttaaccctgcgggtggggcaacagtctggggtggtggccgatgccctacggtttgcgtttgaagtggt gcgacaaataccatggccgcgaggcgagattggaaattgaagaaattcccgttacctgtcgttgccaacactg ccacgaaaattttcagccagaggattggatttaccgctgtccccactgcgaccagattagccaaacagtaatggat ggcaaaa
  • the amino acid sequence (113 aa) of HypA is as follows and is named SEQ ID NO: 6 in the context of the present invention:
  • HypB is a [NiFe] - HoxEFUYH hydrogenase expression / formation protein in Synechocystis sp. PCC6803.
  • Genbank accession number of the protein in Genbank is BAA18312.1.
  • the theoretical isoelectric point of HyB is 5.75 for a theoretical molecular mass: 31,242.97 Daltons.
  • the nucleotide sequence (858bp) of HYPB is as follows and is called SEQ ID NO: 7 in the context of the present invention: atgtgccaaaactgcggttgtagtgcggtgggaaccgttgcccatagccaccatcaccatggcgatggaaattttgc ccacagccatgatgaccatgaccagcaagaacatcatcaccaccatggcaactacagcaaaagtccaagtccaagtcag cagactgtgaccattgaacccgatcgccagtccattggccaaggcattctcagcaagaatgaccgcctag cggaaaggaatcggggctatttccaggctaagggcttactggtgatgaatttcctctcccggagccggtaaaa ctgctctgatcgaaaaaatggtcggcgatcgaa
  • the amino acid sequence (285 aa) of HypB is as follows and is named SEQ ID NO: 8 in the context of the present invention:
  • FlypC is an expression / formation protein of [NiFe] - FloxEFUYFI hydrogenase in Synéchocystis sp. PCC6803.
  • the accession number of the protein in Genbank is BAA18180.1.
  • the theoretical isoelectric point of HypC is 4.20 for a theoretical molecular mass: 7987.42 Daltons.
  • the nucleotide sequence (231 bp) of HypC is as follows and is named SEQ ID NO: 9 in the context of the present invention: atgtgtctagccctacctggccaggttgtcagtttaatgcccaactccgatcccctgttactgacgggaaaggttagct ttgggggcatcattaaaaccattagccttgcctacgtacccgaggttaaggtgggggattacgtgattgtccatgtgg gctttgccattagcattgtggacgaagaggcggcccaggaaactttgatagacttggcagaaatgggagtttaa
  • SEQ ID NO: 10 The amino acid sequence (76 aa) of HypC is as follows and is called SEQ ID NO: 10 in the context of the present invention:
  • FlypD is a FloxEFUYFI [NiFe] hydrogenase expression / formation protein in Synechocystis sp. PCC6803.
  • Genbank Genbank accession number in Genbank is BAA16622.1.
  • the theoretical isoelectric point of HypD is 6.31 for a theoretical molecular mass of 40,632.94 Daltons.
  • the nucleotide sequence (1125bp) of HYPD is as follows and is called SEQ ID NO: 11 in the context of the present invention: atgaaatacgttgatgaatatcgggatgcccaggcggtggcccattaccgtcaggcgatcgccagggagataacc aaaccttggacgctgatggagatttgcggcggccagacccacagcattgtcaaatatggcttggatgctttgttgccg aagaatttgactctgatccatggtccccggctgtgtgtgcgtcactccgatggaattaattgaccaggctttgtggtta gctaagcaaccggagatcattttttttgttggcccttggcgatatgtggtgagctaagcaaccggagatcattttttttgtgg
  • the amino acid sequence (374 aa) of HypD is as follows and is named SEQ ID NO: 12 in the context of the present invention: MKYVDEYRDAQAVAHYRQAIAREITKPWTLMEICGGQTHSIVKYGLDALLPKNLTL IHGPGCPVCVTPMELIDQALWLAKQPEIIFCSFGDMLRVPGSGADLLSIKAQGGDV RIVYSPLDCLAIARENPNREVVFFGVGFETTAPATAMTLHQARAQGISNFSLLCAH VLVPPAMEALLGNPNSLVQGFLAAGHVCTVTGERAYQHIAEKYQVPIVITGFEPVD IMQGIFACVRQLESGQFTCNNQYRRSVQPQGNAHAQKIIDQVFEPVDRHWRGLG LIPASGLGLRPAFAPWDAAVKFANLLQTMAPTMGETVCISGEILQGQRKPSDCPA FGTICTPEQPLGAPMVSSEGACAAYYRYRQQLPEPVGAARV
  • FlypE is a FloxEFUYFI [NiFe] hydrogenase expression / formation protein in Synechocystis sp. PCC6803.
  • Genbank Genbank accession number in Genbank is BAA17478.1.
  • the theoretical isoelectric point of HypE is 4.93 for a theoretical molecular mass of 36425.60 Daltons.
  • nucleotide sequence (1038bp) of hype is as follows and is called SEQ ID NO: 13 in the context of the present invention: gtgaacttagtctgtcccgttccccttgatcgttatccccaggtactgttagcccacggcggcggcggtaagttgagcc aacaattacttaagcaaattttttttaccggccttttggcgcttctgaaacgggtagtcatgatgcggcggtttttactgcca accaaagttctttagctttcaccaccgactcctatgtgatcaatcccctcttttttcctgggggcgatattggttcttggca gtccacggcaccgttaatgacctagccatggccggcgcaacccctctcgctatatcagcg
  • the amino acid sequence (345 aa) of HypE is as follows and is named SEQ ID N0: 14 in the context of the present invention: MNLVCPVPLDRYPQVLLAHGGGGGKLSQQLLKQIFLPAFGASETGSHDAAVFTAN QSSLAFTTDSYVINPLFFPGGDIGSLAVGFEGTVNDILE METLWRVAQSLGQAAQNCGVEILTGDTKVVDRGKGDGIFINTSGIGSLDHQQTIH PNQVQVGDRLILSGDLGRHGMAIMAVRQGLEFETTIESDSAPVHREVQALLSAGI PIHCLRDLTRGGLASAVNEIAQTSGVTMALRETLIPVEAEVQAACELLGFDPLYVA NEGRFLAIVPPEAEQKTVEILQTFHPQATAIGTVTGKSAQTLGLVSLESSIGAPRLL DMISGEQLPRIC
  • FlypF is a FloxEFUYFI [NiFe] hydrogenase expression / formation protein in Synéchocystis sp. PCC6803.
  • the accession number of the protein in Genbank is BAA10154.1.
  • the theoretical isoelectric point of FlypF is 8.19 for a theoretical molecular mass of 85358.25 Daltons.
  • the nucleotide sequence (2304bp) of HypF is as follows and is called SEQ ID NO: 15 in the context of the present invention: atgttaaaaaccgttgccatacaggtccagggaagggtgcaaggagtgggttttcgtccctttgtttatacccttgccc aggaaatgggactgaatggttgggtgaataattccactcaaggagctaccgttgtcattaccgccgacgaaaaagg cgatcgcgactttacggagagattaacgaagacattacctccccctggtttgattgaacaattagccgttgaacagt taccgctggaaagtttactaactttactatccgccccagtagtgatggccctaaaactgcgagt
  • the amino acid sequence (767 aa) of HypF is as follows and is called SEQ ID NO: 16 in the context of the present invention: mlktvaiqvqgrvqgvgfrpfvytlaqemglngwvnnstqgatvvitadekaiadfterltktlpppglieqlaveqlpl esftnftirpssdgpktasilpdlstcsacltelfdpsdrrylypfincthcgprytiiealpydrcrttmarfrqctdcereyk qpgdrrfhaqpnacprcgpqlafwnrqgqviaeanealnfavdnlkvgniiaikglggfhlccdatdfeaveklrlrkh rpdkplavmygnlgqiveh
  • HoxW is a hypothetical protein in Synechocystis sp. PCC6803.
  • Genbank accession number of the protein in Genbank is BAA17680.1.
  • HoxW's theoretical isoelectric point is 4.93 for a theoretical molecular mass of 17129.53 Daltons.
  • the nucleotide sequence (474bp) of HoxW is as follows and is called SEQ ID NO: 17 in the context of the present invention: atgccaggccaatccaccaagtccactttaatcatcggttacggcaataccctgcggggggacgacggcgtggg gcgttacctagcggaagaaattgctcagcaaaactggccccattgtggagttattttccacccatcaactcaccccag aattggccgaggcgatcgcgctgtggaccgggtaattttcattgatgcccaactgcaggaatcagcaaacgacgac catcggtggaagttgtggccttaaaaccctggaacccaacgaactgtcaggggatttggggcaccggggtaatc ccagggaactctttaaaactct
  • all of the FlypA, HypB, FlypC, HypD, HypE, HypF and FloxW maturation factors are assembled in the form of a concatenary nucleotide sequence (6515bp).
  • This nucleotide sequence comprises the Ncol restriction site (CCATGG) at the start of the sequence and the Avril restriction site (CCTAGG) at the end of the sequence to carry out the cloning in the plasmid pACYCDuet-1.
  • This nucleotide sequence concaténaire is as follows and is called SEQ ID NO: 19 in the context of the present invention: ccaiggcccacgaagttagcctgatggaacagacgctggccattgccattgcgcaggcggaagaccacggggc gagccaaattcaccgtttaacgctgcgcgttgggcagcagtcgggtgttgtgcagatgcattacgctttgcatttgaa gtttcgccagaacacaatggctgcagaagcacgtctggaaatcgaggaaattccggttacctgtcgttgtcagca ttgtcatgaaaattttcagccggaggattggatatatagatgtccccattgtgaccagattagtcaaaccgttatggac ggca,
  • FIG. 3 represents the map of the plasmid pACYCDuet-1 used to construct the vector for the expression of at least one of the maturation factors HypA, HypB, HypC, HypD, HypE, HypF and HoxW by insertion of SEQ ID NO: 5 and / or SEQ ID NO: 7 and / or SEQ ID NO: 9 and / or SEQ ID NO: 11 and / or SEQ ID NO: 13 and / or SEQ ID NO: 15 and / or SEQ ID NO: 17 and / or SEQ ID NO: 19 in pACYCDuet-1.
  • pACYCDuet- 1 is a 4008bp plasmid, possessing an origin of replication for E.
  • FIG. 4 shows the analysis of the digestion of the expression vector pACYCDuet-1 + HypABCDEFHoxW (concatenary sequence SEQ ID NO: 19) by the restriction enzymes Ncol and Hindlll. Two DNA fragments at approximately 6000 bp and at approximately 4000 bp are demonstrated, as expected for such an enzymatic digestion of the expression vector pACYCDuet-1 + HypABCDEFHoxW. This confirms the presence of the sequence HypABCDEFHoxW in the expression vector pACYCDuet-1.
  • the competent BL21 (DE3) cells of E. coli were used for the recombinant expression of the HoxH subunit of [NiFe] -hydrogenase HoxEFUYH from Synechocystis sp. PCC6803. These cells are used routinely for the production of recombinant protein under the control of the T7 promoter.
  • a colony of E. coli containing the two expression vectors was used to inoculate 4 Erlenmeyer flasks with a volume of 250ml each.
  • the culture medium used is 2XYT medium (16g of tryptone, 10g of yeast extract, 5g of NaCl per liter) supplemented with 100mM FeAmCi, 50mM NiSC, 50mM cysteine, 50mg / ml kanamycin and 25pg / ml chloramphenicol.
  • a purification method has been developed to confirm the production of the recombinant form of the HoxH subunit of [NiFe] - HoxEFUYH hydrogenase from Synechocystis sp. PCC6803.
  • This method makes it possible to purify FloxFI to apparent homogeneity in a single affinity chromatography step.
  • the method involves immobilized metal affinity chromatography (IMAC).
  • the chelating agent is nitrilotriacetic acid (NTA) which allows the bond between the immobile phase and the metal ion.
  • the immobilized metal is nickel (Ni). This chromatography allows a very specific separation of proteins containing a polyhistidine tag.
  • E. coli After 20 h of recombinant production of HoxH at 18 ° C, 1 liter of E. coli is harvested by centrifugation (15min at 4500rpm). The cells are resuspended in 25ml of lysis buffer (20mM sodium phosphate buffer pH 7.5300mM KCI + 2mI benzonase + 50mI 1M MgCL + 1 pellet composed of a cocktail of protease inhibitors without EDTA) and then lysed with French press.
  • lysis buffer (20mM sodium phosphate buffer pH 7.5300mM KCI + 2mI benzonase + 50mI 1M MgCL + 1 pellet composed of a cocktail of protease inhibitors without EDTA
  • the supernatant (25ml) is recovered by centrifugation (15min at 15000rpm), filtered (0.45miti) and applied to the Ni-NTA column (1 ml) previously equilibrated in the washing buffer (20mM sodium phosphate buffer pH 7.5 300mM KCl + 10mM imidazole).
  • the column is then washed with 35 ml of washing buffer (20 mM sodium phosphate buffer pH 7.5 300 mM KCl + 10 mM imidazole) until the absorbance at 280 nm (representative of the protein concentration) falls back to zero.
  • the elution is then carried out via 5 stages with increasing concentration of imidazole, respectively 50 mM, 100 mM, 150 mM, 200 mM and 250 mM) (see FIG. 7).
  • the recombinant HoxH protein is also present in the fraction not absorbed by the Ni-NTA column. This indicates that the loading capacity of the Ni-NTA column is exceeded and that a proportion of the recombinant HoxH protein has not been able to bind to it. No signal appears in the “50 mM elution fraction”. The recombinant HoxH protein remains attached to the Ni-NTA column at this low concentration of imidazole. Finally, the presence of the recombinant HoxH protein is confirmed by immunodetection in the 200 mM fraction at the expected size, that is to say close to 54 kDa. This unambiguously confirms the purification of the recombinant HoxH protein in a single affinity chromatography step.
  • FIG 10 shows the structure of HoxEFUYH, [NiFe] -hydrogenase from Synechocystis sp. PCC 6803.
  • NADPH is the cofactor of HoxEFUYH in vivo in Synechocystis sp.
  • Methyl viologen (MV) is used as a redox mediator in the standard in vitro test for [NiFe] -hydrogenase activity.
  • Figure 11 is a schematic representation (gray arrow) of electron transfer and expected interactions between HoxEFUYH and NADPH and / or MV.
  • the MV can directly transmit electrons to one or more FeS centers bypassing the FMN.
  • the only HoxH subunit containing the active site of [NiFej-HoxEFUYH hydrogenases from Synechocystis sp. PCC 6803, can accept electrons directly from the MV and therefore produce hydrogen in the absence of an additional redox relay.
  • This standard test for in vitro activity of [NiFej-hydrogenases includes the use of a 2 ml flask closed with a septum, airtight and degassed in the air. 'nitrogen.
  • 1 ml of reaction mixture composed of 100 mM of sodium dithionite and 10 mM of MV dissolved in 10 mM phosphate buffer pH 6.8 and also degassed with nitrogen, is added to the flask using a syringe. 200 ⁇ g of recombinant HoxH proteins are also added to the reaction mixture.
  • the production of hydrogen starts from the moment when the recombinant HoxH proteins are added (moment indicated by an arrow in FIG.
  • the protein content was determined by the Bradford method (Bradford. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem 72: 248-254). Hydrogen production is continuously monitored using a pre-calibrated hydrogen micro-sensor (Unisense, Aarhus, Denmark).
  • the activity of the recombinant HoxH protein can therefore be calculated since the quantity of recombinant HoxH protein added (in mg.ml _1 ) is known as the rate of hydrogen evolution (pmol H2.min _1 ) for this specific quantity of recombinant protein added.
  • This specific activity can, for example, be 0.1 mlH 2 min _1 mg _1 of enzyme.
  • reaction mixture composed of 40 pmoles of benzyl viologen dissolved in 50 mM Tris buffer pH 7.6 and also degassed with hydrogen, is added to the flask using a syringe.
  • the experiment is carried out at 40 ° C. 340 pg of recombinant HoxH proteins are also added to the reaction mixture.
  • the consumption of hydrogen and therefore the reduction of benzyl viologen starts the moment the recombinant HoxH proteins are added.
  • the protein content was determined by the Bradford method (Bradford. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem 72: 248-254).
  • the reduction of benzyl viologen is monitored spectrophotometrically at a wavelength of 578nm. A molar extinction coefficient of 8,600 M _1 cm -1 was taken into account.
  • the activity of the recombinant HoxH protein can therefore be calculated since the quantity of recombinant HoxH protein added (in mg.ml -1 ) is known as the rate of hydrogen consumption (pmol H2.min _1 ), equivalent to the rate of reduction of benzyl viologen for that specific amount of recombinant protein added.
  • This specific activity can, for example, be 0.1 mitioI H2.min _1 .mg ⁇ 1 of enzyme.
  • the recombinant protein HoxH is capable on its own of catalyzing the reduction of protons, accepting electrons from a redox mediator (eg methyl viologen) without the intermediary of additional FeS centers serving as redox relays.
  • the HoxH protein is also capable on its own of catalyzing the oxidation of I ⁇ 2, reducing a redox mediator (eg benzyl viologen) without the intermediary of an additional FeS center serving as a redox relay.
  • the expression vector pET26b (+) + HoxH is introduced into E. coli (competent cells BL21 (DE3)) by transformation according to the traditional method of heat shock well known from the a person skilled in the art, and that in the absence of the expression vector pACYCDUET-1 + HypABCDEFHoxW. Transformants show resistance to kanamycin (50 ⁇ g / ml).
  • the HoxH protein was produced recombinantly in E. coli, but in the absence of the pACYCDUET-1 + HupABCDEFHoxW plasmid encoding the exogenous HupABCDEFHoxW processing factors.
  • the HoxH protein was then purified by affinity chromatography, similar to Example 5 above.
  • This standard test for in vitro activity of [NiFe] - hydrogenases includes the use of a 2 ml flask closed by a septum, airtight and degassed with nitrogen. 1 ml of reaction mixture, composed of 10OmM sodium dithionite and 10mM MV dissolved in 10mM phosphate buffer pH 6.8 and also degassed with nitrogen, is added to the flask using a syringe. 750pg of recombinant HoxH proteins are also added to the reaction mixture. The production of hydrogen starts from the moment when the recombinant HoxH proteins are added (moment indicated by an arrow in FIG. 15).
  • the protein content was determined by the Bradford method (Bradford. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem 72: 248-254). Hydrogen production is continuously monitored using a pre-calibrated hydrogen micro-sensor (Unisense, Aarhus, Denmark).
  • the activity of the recombinant HoxH protein can therefore be calculated since the quantity of recombinant HoxH protein added (in mg.ml _1 ) is known as the rate of hydrogen evolution (pmol H2.min _1 ) for this specific quantity of recombinant protein added.
  • This specific activity can, for example, be 0.1 mitioI H2.min 1 .mg 1 of enzyme.

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Abstract

The invention relates to a monomer polypeptide comprising a single subunit comprising the active site of a [NiFe]-hydrogenase protein, said monomer polypeptide having hydrogenase activity.

Description

Polypeptide monomérique présentant une activité hydrogénase, en particulier polypeptide monomérique recombinant présentant une activité hydrogénase Monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity, in particular recombinant monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity
La présente invention porte sur un polypeptide monomérique présentant une activité hydrogénase, en particulier sur un polypeptide monomérique recombinant présentant une activité hydrogénase, sur une cellule hôte incluant ce polypeptide monomérique et sur une cellule hôte incluant un polynucléotide codant pour ce polypeptide monomérique. La présente invention porte également sur un procédé d’obtention d’un polypeptide monomérique présentant une activité hydrogénase, en particulier sur un procédé d’obtention d’un polypeptide monomérique recombinant présentant une activité hydrogénase et sur l’utilisation d’un tel polypeptide monomérique, en particulier sur l’utilisation d’un tel polypeptide monomérique recombinant. The present invention relates to a monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity, in particular a recombinant monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity, a host cell including this monomeric polypeptide and a host cell including a polynucleotide encoding this monomeric polypeptide. The present invention also relates to a process for obtaining a monomeric polypeptide exhibiting a hydrogenase activity, in particular a process for obtaining a recombinant monomeric polypeptide exhibiting a hydrogenase activity and to the use of such a monomeric polypeptide. , in particular on the use of such a recombinant monomeric polypeptide.
La disponibilité décroissante de sources d'énergie fossile et la crainte d'un changement climatique dramatique ont favorisé l'émergence de technologies propres et renouvelables. L’hydrogène (H2) est considéré comme un vecteur d’énergie renouvelable prometteur en raison de sa forte teneur en énergie et de l’absence de pollution lors de son utilisation dans les piles à combustible. La production dT½ est actuellement réalisée par extraction chimique d'hydrocarbures fossiles, électrolyse de l'eau ou pyrolyse de biomasse. Cependant, le manque de systèmes de production à la fois non-polluants et commercialement viables est une limitation majeure. L'utilisation de méthodes de production biotechnologique d’H2, aussi appelé bio-hydrogène, pourrait être une solution. Le nombre de recherches sur la production de bio-hydrogène a considérablement augmenté au cours de la dernière décennie. Cela inclut la production microbienne principalement par le processus de la fermentation dans les bactéries et de la photosynthèse dans les microalgues, mais aussi la génération enzymatique d’hydrogène par « électro- enzymologie ». Toutes ces méthodes reposent sur des enzymes particulières appelées hydrogénases. The decreasing availability of fossil energy sources and the fear of dramatic climate change have fostered the emergence of clean and renewable technologies. Hydrogen (H2) is considered a promising renewable energy carrier due to its high energy content and the lack of pollution when used in fuel cells. The production of dT½ is currently carried out by chemical extraction of fossil hydrocarbons, electrolysis of water or pyrolysis of biomass. However, the lack of both non-polluting and commercially viable production systems is a major limitation. The use of biotechnological methods of producing H2, also called bio-hydrogen, could be a solution. The amount of research on the production of bio-hydrogen has increased dramatically over the past decade. This includes microbial production mainly through the process of fermentation in bacteria and photosynthesis in microalgae, but also the enzymatic generation of hydrogen by "electro-enzymology". All of these methods rely on special enzymes called hydrogenases.
Les hydrogénases sont des métallo-enzymes qui catalysent la réaction chimique : 2 H+ + 2e <® H2. Cette réaction de production ou de consommation de l’hydrogène dépendante de l’enzyme est définie comme l’activité hydrogénase. La réaction est réversible et sa direction dépend du potentiel redox des composants capables d'interagir avec l'enzyme. En présence d’H2et d’un accepteur d’électrons, une hydrogénase consomme l’hydrogène. En présence d’un donneur d’électrons de faible potentiel, une hydrogénase utilise des protons comme accepteurs d’électrons et produit de IΉ2. Les hydrogénases sont largement répandues parmi les microorganismes car nombre d’entre eux utilisent l’hydrogène comme vecteur ou source d'énergie. Ces enzymes comptent de nombreux représentants dans le domaine des bactéries et des archées et sont également présentes dans certains organismes eucaryotes unicellulaires. Malgré leur diversité à bien des égards (hôte, taille, structure quaternaire, donneurs ou accepteurs d'électrons), les hydrogénases sont divisées en trois classes phylogénétiquement distinctes : les [Fe]- hydrogénases, les [FeFe]-hydrogénases et les [NiFe]-hydrogénases. Chaque classe est caractérisée par une composition métallique distinctive du site actif. Physiologiquement, il a été démontré que ces enzymes fonctionnent comme une valve pour un excès d’électrons. Hydrogenases are metallo-enzymes that catalyze the reaction chemical: 2 H + + 2e <® H2. This enzyme-dependent hydrogen production or consumption reaction is defined as hydrogenase activity. The reaction is reversible and its direction depends on the redox potential of the components capable of interacting with the enzyme. In the presence of H2 and an electron acceptor, a hydrogenase consumes hydrogen. In the presence of a low potential electron donor, a hydrogenase uses protons as electron acceptors and produces IΉ2. Hydrogenases are widely used among microorganisms because many of them use hydrogen as a vector or source of energy. These enzymes have many representatives in the field of bacteria and archaea and are also present in some unicellular eukaryotic organisms. Despite their diversity in many respects (host, size, quaternary structure, electron donors or acceptors), hydrogenases are divided into three phylogenetically distinct classes: [Fe] - hydrogenases, [FeFe] -hydrogenases and [NiFe ] -hydrogenases. Each class is characterized by a distinctive metallic composition of the active site. Physiologically, these enzymes have been shown to function as a valve for excess electrons.
Le centre catalytique des [Fe]-hydrogénases ne contient aucun centre FeS ou Ni et a donc été nommé « hydrogénase libre de centre fer-soufre » ou [Fe]- hydrogénases (Shima and Thauer. 2007. A third type of hydrogénase catalyzing H2 activation. Chem Rec 7:37-46). Les [Fe]-hydrogénases sont limitées à certains microorganismes méthanogènes (Pilak et al. 2006. The crystal structure of the apoenzyme of the iron-sulphur cluster-free hydrogénase. J Mol Biol 358:798-809) où elles sont essentielles à la croissance lors d’une carence en nickel (Thauer. 1998. Biochemistry of methanogenesis: a tribute to Marjory Stephenson. 1998 Marjory Stephenson Prize Lecture. Microbiology 144 :2377-2406). Associé à un cofacteur spécifique, ces enzymes ont des propriétés catalytiques très différentes des autres types d’hydrogénases. En effet, elles ne catalysent pas la réaction réversible de production d’H2 (Vignais and Billoud. 2007. Occurrence, classification, and biological function of hydrogénases: an overview. Chem Rev 107:4206-4272). Pour cette raison, ainsi que par leur faible distribution, cette classe d'hydrogénases a été peu étudiée. La grande majorité des hydrogénases connues appartiennent aux deux autres classes. The catalytic center of [Fe] -hydrogenases does not contain any FeS or Ni center and has therefore been named "iron-sulfur center free hydrogenase" or [Fe] - hydrogenases (Shima and Thauer. 2007. A third type of hydrogenase catalyzing H2 activation Chem Rec 7: 37-46). [Fe] -hydrogenases are limited to certain methanogenic microorganisms (Pilak et al. 2006. The crystal structure of the apoenzyme of the iron-sulfur cluster-free hydrogenase. J Mol Biol 358: 798-809) where they are essential for growth during nickel deficiency (Thauer. 1998. Biochemistry of methanogenesis: a tribute to Marjory Stephenson. 1998 Marjory Stephenson Prize Lecture. Microbiology 144: 2377-2406). Associated with a specific cofactor, these enzymes have very different catalytic properties from other types of hydrogenases. Indeed, they do not catalyze the reversible reaction of H2 production (Vignais and Billoud. 2007. Occurrence, classification, and biological function of hydrogenases: an overview. Chem Rev 107: 4206-4272). For this reason, as well as their poor distribution, this class of hydrogenases has been little studied. The vast majority of known hydrogenases belong to the other two classes.
Les [FeFej-hydrogénases sont des enzymes monomériques dont le centre catalytique est hautement conservé. Il s'agit d'un site de fer bi-nucléaire lié à un centre [4Fe-4S] par un pont de cystéine. Les ligands non protéiques, le cyanure (CN) et le monoxyde de carbone (CO), sont liés aux atomes de fer du centre bi- nucléaire. Les atomes de fer partagent également deux ligands soufre (Nicolet et al. 2000. A novel FeS cluster in Fe-only hydrogenases. Trends Biochem Sci 25:138- 143, Nicolet et al. 2002. Fe-only hydrogenases: structure, function and évolution. J Inorg Biochem 91 :1-8). Des domaines supplémentaires hébergent plusieurs centres FeS et assurent le transfert d'électrons entre la source d'électrons externe et le site actif intégré dans ces protéines monomériques. De plus, un canal hydrophobe relie la surface au site actif et fournit un accès pour les protons et une sortie pour les molécules d’H2. Trois protéines chaperonnes nommées HydE, HydF et HydG sont connues comme nécessaires à l'assemblage correct des [FeFej-hydrogénases (Vignais et al. 2001 . Classification and phylogeny of hydrogenases. FEMS Microbiol Rev 25:455-501). Ces enzymes sont présentes dans les procaryotes anaérobies (genres Clostridium ou Desulfovibrio), mais aussi dans quelques eucaryotes inférieurs tels que les champignons anaérobies ou les microalgues unicellulaires (genres Chlorella ou Chlamydomonas ) (Vignais and Billoud. 2007. Occurrence, classification, and biological function of hydrogenases: an overview. Chem Rev 107:4206-4272). Les [FeFej-hydrogénases favorisent thermodynamiquement la réoxydation du cofacteur (ferrédoxine ou NADH) et génèrent ainsi de IΉ2. Ces enzymes sont donc généralement impliquées dans l'élimination d’un excès d’équivalents réducteurs dans la cellule afin d’éviter, par exemple, un arrêt de la fermentation. Elles sont également capables d'interagir avec la chaîne photosynthétique d'un groupe restreint de microalgues pour oxyder la chaîne photosynthétique et ainsi activer la fixation du carbone après une incubation anoxique (Ghysels et al. 2013. Function of the chloroplast hydrogenase in the microalga Chlamydomonas: the rôle of hydrogenase and State transitions during photosynthetic activation in anaerobiosis. PLoS One 8:e64161 , Godaux et al. 2015. Induction of Photosynthetic Carbon Fixation in Anoxia Relies on Hydrogenase Activity and Proton-Gradient Regulation-Likel-Mediated Cyclic Electron Flow in Chlamydomonas reinhardtii. Plant Physiol 168:648-658). [FeFej-hydrogenases are monomeric enzymes with a highly conserved catalytic center. It is a bi-nuclear iron site linked to a [4Fe-4S] center by a cysteine bridge. The non-protein ligands, cyanide (CN) and carbon monoxide (CO), are bound to iron atoms in the bi-nuclear center. Iron atoms also share two sulfur ligands (Nicolet et al. 2000. A novel FeS cluster in Fe-only hydrogenases. Trends Biochem Sci 25: 138-143, Nicolet et al. 2002. Fe-only hydrogenases: structure, function and evolution. J Inorg Biochem 91: 1-8). Additional domains host several FeS centers and ensure the transfer of electrons between the external electron source and the active site integrated in these monomeric proteins. In addition, a hydrophobic channel connects the surface to the active site and provides access for protons and exit for H2 molecules. Three chaperone proteins named HydE, HydF and HydG are known to be necessary for the correct assembly of [FeFej-hydrogenases (Vignais et al. 2001. Classification and phylogeny of hydrogenases. FEMS Microbiol Rev 25: 455-501). These enzymes are present in anaerobic prokaryotes (genera Clostridium or Desulfovibrio), but also in some lower eukaryotes such as anaerobic fungi or unicellular microalgae (genera Chlorella or Chlamydomonas) (Vignais and Billoud. 2007. Occurrence, classification, and biological function of hydrogenases: an overview. Chem Rev 107: 4206-4272). The [FeFej-hydrogenases thermodynamically promote the reoxidation of the cofactor (ferredoxin or NADH) and thus generate IΉ2. These enzymes are therefore generally involved in the elimination of an excess of reducing equivalents in the cell in order to avoid, for example, stopping the fermentation. They are also capable of interacting with the photosynthetic chain of a small group of microalgae to oxidize the photosynthetic chain and thus activate carbon fixation after anoxic incubation (Ghysels et al. 2013. Function of the chloroplast hydrogenase in the microalga Chlamydomonas : the role of hydrogenase and State transitions during photosynthetic activation in anaerobiosis. PLoS One 8: e64161, Godaux et al. 2015. Induction of Photosynthetic Carbon Fixation in Anoxia Relies on Hydrogenase Activity and Proton-Gradient Regulation-Likel-Mediated Cyclic Electron Flow in Chlamydomonas reinhardtii. Plant Physiol 168: 648-658).
Les [NiFe]-hydrogénases forment des hétéro-multimères globulaires (Volbeda et al. 1995. Crystal structure of the nickel-iron hydrogenase from Desulfovibrio gigas. Nature 373:580-587). Le site actif bi-métallique [NiFe] est situé dans la grande sous-unité où il est coordonné par quatre cystéines et trois ligands non protéiques, une molécule de CO et deux CN, liés à l’atome de fer (Happe et al. 1997. Biological activation of hydrogen. Nature 385:126, Pierik et al. 1999. Carbon monoxide and cyanide as intrinsic ligands to iron in the active site of [NiFe]- hydrogenases. NiFe(CN)2CO, Biology's way to activate H2. J Biol Chem 274:3331- 3337). Les autres sous-unités de l’hétéro-multimère contiennent plusieurs centres FeS médiaux et distaux, qui conduisent les électrons entre le site actif et le donneur ou l'accepteur d'électrons physiologique. Le groupe [4Fe-4S] situé à proximité du site actif est considéré comme essentiel à l'activité (Albracht. 1994. Nickel hydrogenases: in search of the active site. Biochim Biophys Acta 1188:167-204). En plus des gènes structurels, il existe plusieurs gènes accessoires impliqués dans la maturation et l'insertion de Ni, Fe, CO et CN dans le site actif de ces hétéro- multimères. En effet, la maturation des [NiFe]-hydrogénases suit une voie complexe impliquant au moins sept protéines auxiliaires (HypA-F et une endopeptidase) (Vignais and Billoud. 2007. Occurrence, classification, and biological function of hydrogenases: an overview. Chem Rev 107:4206-4272). Une autre caractéristique du site actif des [NiFe]-hydrogénases est la forte affinité pour l’hydrogène. Ces enzymes agissent donc principalement en consommant IΉ2 chez le micro organisme hôte, même si certaines [NiFe]-hydrogénases présentent une bonne capacité de production d’hydrogène. Les [NiFe]-hydrogénases sont des enzymes assez répandues parmi les procaryotes avec de nombreux représentants chez les bactéries et les archées. La classification des [NiFe]-hydrogénases est basée sur les alignements de séquences en acides aminés des différentes sous-unités et divise les [NiFe]-hydrogénases en quatre groupes. Remarquablement, cette classification est en bon accord avec les groupes dérivés des fonctions physiologiques (Vignais and Billoud. 2007. Occurrence, classification, and biological function of hydrogenases: an overview. Chem Rev 107:4206-4272). [NiFe] -hydrogenases form globular heteromultimers (Volbeda et al. 1995. Crystal structure of the nickel-iron hydrogenase from Desulfovibrio gigas. Nature 373: 580-587). The bi-metallic active site [NiFe] is located in the large subunit where it is coordinated by four cysteines and three non-protein ligands, one CO molecule and two CN, linked to the iron atom (Happe et al. 1997. Biological activation of hydrogen. Nature 385: 126, Pierik et al. 1999. Carbon monoxide and cyanide as intrinsic ligands to iron in the active site of [NiFe] - hydrogenases. NiFe (CN) 2CO, Biology's way to activate H2. J Biol Chem 274: 3331- 3337). The other subunits of the heteromimer contain several medial and distal FeS centers, which conduct electrons between the active site and the physiological electron donor or acceptor. The [4Fe-4S] group located near the active site is considered essential for the activity (Albracht. 1994. Nickel hydrogenases: in search of the active site. Biochim Biophys Acta 1188: 167-204). In addition to structural genes, there are several accessory genes involved in the processing and insertion of Ni, Fe, CO and CN into the active site of these heterometers. Indeed, the maturation of [NiFe] -hydrogenases follows a complex pathway involving at least seven helper proteins (HypA-F and one endopeptidase) (Vignais and Billoud. 2007. Occurrence, classification, and biological function of hydrogenases: an overview. Chem Rev 107: 4206-4272). Another characteristic of the active site of [NiFe] -hydrogenases is the strong affinity for hydrogen. These enzymes therefore act mainly by consuming IΉ2 in the host microorganism, even if some [NiFe] -hydrogenases have a good capacity for producing hydrogen. [NiFe] -hydrogenases are enzymes quite widespread among prokaryotes with many representatives in bacteria and archaea. The classification of [NiFe] -hydrogenases is based on the amino acid sequence alignments of the different subunits and divides [NiFe] -hydrogenases into four groups. Remarkably, this classification agrees well with the groups derived from the functions physiological (Vignais and Billoud. 2007. Occurrence, classification, and biological function of hydrogenases: an overview. Chem Rev 107: 4206-4272).
L’extrême sensibilité des hydrogénases à l’oxygène aussi bien in vitro que in vivo est un problème lorsqu’on considère ces enzymes pour la production d’hydrogène à un niveau industriel. L’oxygène se lie en tant que ligand au site actif, accepte les électrons et est réduit en espèce réactive de l'oxygène (ROS) piégée dans l'enzyme. Cela peut entraîner des dommages permanents lorsque le ROS survit suffisamment longtemps pour attaquer le centre catalytique vulnérable. Les [FeFe]-hydrogénases présentent une sensibilité grave à GO2 car l'enzyme est endommagée de manière irréversible après une exposition à de petites concentrations d'02 (Ghirardi et al. 1997. Oxygen sensitivity of algal H2- production. Appl Biochem Biotechnol 63-65:141 -151 ). Cependant, les [NiFe]-hydrogénases sont décrites comme étant plus résistantes que les [FeFe]-hydrogénases aux dommages causés par l'oxygène. De plus, les [NiFe]-hydrogénases sont inactivées de manière réversible par O2. Certains micro-organismes, tels que Ralstonia sp., ont même développé un site actif tolérant à l'oxygène, et sont capables d'oxyder l'hydrogène même en présence d'air (Van der Linden et al. 2004. The soluble [NiFe]- hydrogenase from Ralstonia eutropha contains four cyanides in its active site, one of which is responsible for the insensitivity towards oxygen. J Biol Inorg Chem 9:616- 626). Ces diverses caractéristiques font des [NiFe]-hydrogénases de meilleurs candidats pour une utilisation technologique industriellement viable. The extreme sensitivity of hydrogenases to oxygen both in vitro and in vivo is a problem when considering these enzymes for the production of hydrogen on an industrial level. Oxygen binds as a ligand to the active site, accepts electrons, and is reduced to reactive oxygen species (ROS) trapped in the enzyme. This can lead to permanent damage when the ROS survives long enough to attack the vulnerable catalytic center. [FeFe] -hydrogenases show severe sensitivity to GO2 because the enzyme is irreversibly damaged after exposure to small concentrations of 02 (Ghirardi et al. 1997. Oxygen sensitivity of algal H2- production. Appl Biochem Biotechnol 63 -65: 141 -151). However, [NiFe] -hydrogenases are described as being more resistant than [FeFe] -hydrogenases to oxygen damage. In addition, the [NiFe] -hydrogenases are reversibly inactivated by O2. Some microorganisms, such as Ralstonia sp., Have even developed an active site tolerant to oxygen, and are able to oxidize hydrogen even in the presence of air (Van der Linden et al. 2004. The soluble [ NiFe] - hydrogenase from Ralstonia eutropha contains four cyanides in its active site, one of which is responsible for the insensitivity towards oxygen. J Biol Inorg Chem 9: 616- 626). These various characteristics make [NiFe] -hydrogenases better candidates for industrially viable technological use.
HoxEFUYH est une [NiFe]-hydrogénase bien caractérisée présente chez la cyanobactérie Synéchocystis sp. PCC6803. HoxEFUYH est une [NiFe]- hydrogénase pentamérique et cytoplasmique. HoxY et HoxH forment la partie « hydrogénase » tandis que HoxE, HoxF et HoxU constituent la partie en contact avec le cofacteur redox (Carrieri et al. 2011. The rôle of the bidirectional hydrogenase in cyanobacteria. Bioresour Technol 102:8368-8377). HoxH est la sous-unité responsable de l'activité catalytique, c’est-à-dire la sous-unité comprenant le site actif de la [NiFe]-hydrogénase. HoxH contient les résidus conservés pour la liaison des atomes de nickel et de fer. HoxY contient le groupe proximal [4Fe-4S] prèRs du centre catalytique NiFe. HoxF et HoxU sont des protéines de type fer-soufre responsables de l’interaction in vivo avec le substrat (NADH, flavodoxine ou ferrédoxine réduite). HoxFU contiennent les centres FeS médiaux et distaux transportant les électrons vers FloxYFI. La fonction de FloxE n'est pas claire, mais il peut s'agir d'une sous-unité d’ancrage dans la membrane. Une analyse mutationnelle de la voie de maturation a identifié sept facteurs de maturation essentiels, appelés FlypA, HypB, FlypC, HypD, HypE, HypF et FloxW (Floffmann et al. 2006. Mutagenesis of hydrogenase accessory genes of Synechocystis sp. PCC 6803. Additional homologues of hypA and hypB are not active in hydrogenase maturation. FEBS J 273:4516-4527). Un modèle de maturation de HoxEFUYH a été proposé (Carrieri et al. 2011. The rôle of the bidirectional hydrogenase in cyanobacteria. Bioresour Technol 102:8368-8377, Cassier-Chauvat et al. 2014. Advances in the function and régulation of hydrogenase in the cyanobacterium Synechocystis PCC6803. Int J Mol Sci 15:19938-19951). La sous-unité HoxH est traitée par la protéase spécifique HoxW et le site [Ni-Fe] est ajouté à la sous-unité catalytique par le complexe HypABCDEF. Le génome complet de Synéchocystis sp. PCC6803 a été séquencé. Les gènes HoxEFUYH ont été identifiés comme étant regroupés dans un opéron octacistronique, contrairement aux gènes hypABCDEF dispersés dans le chromosome de Synéchocystis. Le promoteur de l'opéron hoxEFUYH n'est pas très actif (Dutheil et al. 2012. The AbrB2 autorepressor, expressed from an atypical promoter, represses the hydrogenase operon to regulate hydrogen production in Synechocystis strain PCC6803. J Bacteriol 194:5423-5433). Il est régulé par diverses conditions environnementales, telles que les disponibilités en hydrogène, en lumière, en nitrates, en nickel, en oxygène ou en soufre (Oliveira and Lindblad. 2009. Transcriptional régulation of the cyanobacterial bidirectional Hox-hydrogenase. Dalton Trans 9990-9996). Il est important de noter que les gènes hox sont exprimés de manière constitutive en présence d’oxygène (Kiss et al. 2009. Transcriptional régulation of the bidirectional hydrogenase in the cyanobacterium Synechocystis 6803. J Biotechnol 142:31-37), mais que l'enzyme, sensible à l'oxygène, est par conséquent inactive en conditions aérobies. La fonction physiologique précise fait encore l’objet de débats, mais HoxEFUYH fonctionnerait comme une valve de sécurité qui dissipe l’excès d’électrons en conditions redox défavorables, maintenant ainsi une balance oxydation/réduction adéquate dans la cellule pendant la fermentation ou la photosynthèse (Carrieri et al. 2011 . The rôle of the bidirectional hydrogenase in cyanobacteria. Bioresour Technol 102:8368-8377). HoxEFUYH is a well-characterized [NiFe] -hydrogenase present in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC6803. HoxEFUYH is a [NiFe] - pentameric and cytoplasmic hydrogenase. HoxY and HoxH form the “hydrogenase” part while HoxE, HoxF and HoxU constitute the part in contact with the redox cofactor (Carrieri et al. 2011. The role of the bidirectional hydrogenase in cyanobacteria. Bioresour Technol 102: 8368-8377). HoxH is the subunit responsible for the catalytic activity, that is to say the subunit comprising the active site of [NiFe] -hydrogenase. HoxH contains the conserved residues for the bonding of nickel and iron atoms. HoxY contains the proximal group [4Fe-4S] near the NiFe catalytic center. HoxF and HoxU are iron-sulfur type proteins responsible for in vivo interaction with the substrate (NADH, flavodoxin or reduced ferredoxin). HoxFU contain the medial and distal FeS centers carrying electrons to FloxYFI. The function of FloxE is unclear, but it may be a membrane anchor subunit. Mutational analysis of the maturation pathway identified seven essential maturation factors, called FlypA, HypB, FlypC, HypD, HypE, HypF and FloxW (Floffmann et al. 2006. Mutagenesis of hydrogenase accessory genes of Synechocystis sp. PCC 6803. Additional homologs of hypA and hypB are not active in hydrogenase maturation. FEBS J 273: 4516-4527). A HoxEFUYH maturation model has been proposed (Carrieri et al. 2011. The role of the bidirectional hydrogenase in cyanobacteria. Bioresour Technol 102: 8368-8377, Cassier-Chauvat et al. 2014. Advances in the function and regulation of hydrogenase in the cyanobacterium Synechocystis PCC6803. Int J Mol Sci 15: 19938-19951). The HoxH subunit is treated with the specific protease HoxW and the [Ni-Fe] site is added to the catalytic subunit by the HypABCDEF complex. The complete genome of Synechocystis sp. PCC6803 has been sequenced. The HoxEFUYH genes were identified as being grouped together in an octacistronic operon, unlike the hypABCDEF genes dispersed in the chromosome of Synechocystis. The promoter of the hoxEFUYH operon is not very active (Dutheil et al. 2012. The AbrB2 autorepressor, expressed from an atypical promoter, represses the hydrogenase operon to regulate hydrogen production in Synechocystis strain PCC6803. J Bacteriol 194: 5423-5433 ). It is regulated by various environmental conditions, such as the availability of hydrogen, light, nitrates, nickel, oxygen or sulfur (Oliveira and Lindblad. 2009. Transcriptional regulation of the cyanobacterial bidirectional Hox-hydrogenase. Dalton Trans 9990- 9996). It is important to note that the hox genes are expressed constitutively in the presence of oxygen (Kiss et al. 2009. Transcriptional regulation of the bidirectional hydrogenase in the cyanobacterium Synechocystis 6803. J Biotechnol 142: 31-37), but that the The enzyme, sensitive to oxygen, is therefore inactive under aerobic conditions. The precise physiological function is still the subject of debate, but HoxEFUYH would function as a safety valve which dissipates excess electrons under redox conditions. unfavorable, thus maintaining an adequate oxidation / reduction balance in the cell during fermentation or photosynthesis (Carrieri et al. 2011. The role of the bidirectional hydrogenase in cyanobacteria. Bioresour Technol 102: 8368-8377).
Il existe un grand nombre d'études sur HoxEFUYH. De nombreuses caractéristiques font de cette enzyme un bon candidat pour la production de bio hydrogène. Premièrement, cette [NiFe]-hydrogénase présente un biais en faveur de la réduction des protons (Mclntosh et al. 2011. The [NiFe]-hydrogenase of the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 works bidirectionally with a bias to H2 production. J Am Chem Soc 133:11308-11319). L’opéron, et par conséquent l’enzyme, sont faiblement exprimés dans Synéchocystis sp. PCC6803 en condition aérobie (Kiss et al. 2009. Transcriptional régulation of the bidirectional hydrogenase in the cyanobacterium Synechocystis 6803. J Biotechnol 142:31-37). L’inactivation de FloxEFUYFI en présence d’oxygène est totale et presque instantanée. Cependant, FloxEFUYFI peut être réactivé rapidement (délais de l’ordre de la minute) en condition redox (par exemple par réduction avec de l'hydrogène et/ou par élimination de l'oxygène) (Appel et al. 2000. The bidirectional hydrogenase of Synechocystis sp. PCC 6803 works as an électron valve during photosynthesis. Arch Microbiol 173:333-338, Germer et al. 2009. Overexpression, isolation, and spectroscopic characterization of the bidirectional [NiFe] hydrogenase from Synechocystis sp. PCC 6803. J Biol Chem 284:36462-36472, Mclntosh et al. 2011 . The [NiFe]-hydrogenase of the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 works bidirectionally with a bias to H2 production. J Am Chem Soc 133:11308-11319). Plusieurs protocoles de purification (Schmitz et al. 2002. HoxE-a subunit spécifie for the pentameric bidirectional hydrogenase complex (HoxEFUYH) of cyanobacteria. Biochim Biophys Acta 1554:66-74, Germer et al. 2009. Overexpression, isolation, and spectroscopic characterization of the bidirectional [NiFe] hydrogenase from Synechocystis sp. PCC 6803. J Biol Chem 284:36462- 36472) et de mise en œuvre en électrochimie (Mclntosh et al. 2011. The [NiFe]- hydrogenase of the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 works bidirectionally with a bias to H2 production. J Am Chem Soc 133:11308-11319) sont disponibles. La possibilité de catalyser efficacement la production d'hydrogène, et avec une sensibilité limitée à l'oxygène, a permis à HoxEFUYH d'être identifié comme un bon candidat. There are a large number of studies on HoxEFUYH. Many characteristics make this enzyme a good candidate for the production of bio hydrogen. First, this [NiFe] -hydrogenase exhibits a bias in favor of proton reduction (Mclntosh et al. 2011. The [NiFe] -hydrogenase of the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 works bidirectionally with a bias to H2 production. J Am Chem Soc 133: 11308-11319). The operon, and hence the enzyme, is weakly expressed in Synechocystis sp. PCC6803 in aerobic condition (Kiss et al. 2009. Transcriptional regulation of the bidirectional hydrogenase in the cyanobacterium Synechocystis 6803. J Biotechnol 142: 31-37). The inactivation of FloxEFUYFI in the presence of oxygen is total and almost instantaneous. However, FloxEFUYFI can be reactivated quickly (delays of the order of a minute) in redox condition (for example by reduction with hydrogen and / or by elimination of oxygen) (Appel et al. 2000. The bidirectional hydrogenase of Synechocystis sp. PCC 6803 works as an electron valve during photosynthesis. Arch Microbiol 173: 333-338, Germer et al. 2009. Overexpression, isolation, and spectroscopic characterization of the bidirectional [NiFe] hydrogenase from Synechocystis sp. PCC 6803. J Biol Chem 284: 36462-36472, Mclntosh et al. 2011. The [NiFe] -hydrogenase of the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 works bidirectionally with a bias to H2 production. J Am Chem Soc 133: 11308-11319). Several purification protocols (Schmitz et al. 2002. HoxE-a subunit specify for the pentameric bidirectional hydrogenase complex (HoxEFUYH) of cyanobacteria. Biochim Biophys Acta 1554: 66-74, Germer et al. 2009. Overexpression, isolation, and spectroscopic characterization of the bidirectional [NiFe] hydrogenase from Synechocystis sp. PCC 6803. J Biol Chem 284: 36462- 36472) and of implementation in electrochemistry (Mclntosh et al. 2011. The [NiFe] - hydrogenase of the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 works bidirectionally with a bias to H2 production. J Am Chem Soc 133: 11308-11319) are available. The ability to efficiently catalyze the production of hydrogen, and with limited sensitivity to oxygen, allowed HoxEFUYH to be identified as a good candidate.
Un procédé commun et efficace pour produire une grande quantité d'une protéine d'intérêt est la production recombinante de cette protéine au sein d'un hôte hétérologue. Ce processus biotechnologique implique l'introduction et l'expression de gènes d'intérêts dans le génome de l'organisme hôte afin de produire une grande quantité de la protéine d'intérêt, avec un excellent degré de pureté. Il existe plusieurs systèmes de production recombinante. Le système procaryote reste le système le plus rapide et le plus facile afin de produire une protéine d'intérêt, le système eucaryote étant plus lent et plus compliqué à mettre en œuvre. Chaque organisme a ses propres avantages et inconvénients. Il n’existe pas encore de système d’expression universellement applicable. Il est très difficile de prédire quel hôte fonctionnera le mieux pour une protéine particulière ou pour une utilisation finale particulière. Escherichia coli (E. coli) est l'organisme de référence pour la production recombinante. En effet, cette bactérie est très connue du point de vue de l’ingénierie génétique et physiologique, avec par exemple : cellule optimisée (productivité élevée, utilisation de codons, inhibition des protéases endogènes), milieu de culture optimisé, temps de doublement court, faible contamination, disponibilité de nombreux vecteurs commerciaux, mise à l'échelle industrielle, rendement de production important. A common and efficient method for producing a large amount of a protein of interest is the recombinant production of that protein within a heterologous host. This biotechnological process involves the introduction and expression of genes of interest in the genome of the host organism in order to produce a large amount of the protein of interest, with an excellent degree of purity. There are several systems of recombinant production. The prokaryotic system remains the fastest and easiest system to produce a protein of interest, the eukaryotic system being slower and more complicated to implement. Each organism has its own advantages and disadvantages. There is not yet a universally applicable system of expression. It is very difficult to predict which host will work best for a particular protein or for a particular end use. Escherichia coli (E. coli) is the reference organism for recombinant production. Indeed, this bacterium is very well known from the point of view of genetic and physiological engineering, with for example: optimized cell (high productivity, use of codons, inhibition of endogenous proteases), optimized culture medium, short doubling time, low contamination, availability of many commercial vectors, industrial scale-up, high production yield.
La production et l'ingénierie d'hydrogénases recombinantes, à l'instar des métalloprotéines en général, ont connu un succès limité. La littérature fournit des exemples de [FeFe]-hydrogénases exprimées de manière hétérologue dans E. coli (King et al. 2006. Functional studies of [FeFe] hydrogenase maturation in an Escherichia coli biosynthetic System. J Bacteriol 188:2163-2172, Yacoby et al. 2012. Optimized expression and purification for high-activity préparations of algal [FeFe]- hydrogenase. PLoS One 7:e35886, Kuchenreuther et al. 2009. Tyrosine, cysteine, and S-adenosyl méthionine stimulate in vitro [FeFe] hydrogenase activation. PLoS One 4:e7565). Les [FeFe]-hydrogénases sont des enzymes monomériques nécessitant un nombre limité de facteurs de maturation. The production and engineering of recombinant hydrogenases, like metalloproteins in general, has had limited success. The literature provides examples of [FeFe] -hydrogenases expressed heterologously in E. coli (King et al. 2006. Functional studies of [FeFe] hydrogenase maturation in an Escherichia coli biosynthetic System. J Bacteriol 188: 2163-2172, Yacoby et al. 2012. Optimized expression and purification for high-activity preparations of algal [FeFe] - hydrogenase. PLoS One 7: e35886, Kuchenreuther et al. 2009. Tyrosine, cysteine, and S-adenosyl methionine stimulate in vitro [FeFe] hydrogenase activation. PLoS One 4: e7565). [FeFe] -hydrogenases are monomeric enzymes requiring a limited number of processing factors.
La production hétérologue de [NiFe]-hydrogénases est qualifiée de difficile (English et al. 2009. Recombinant and in vitro expression Systems for hydrogenases: new frontiers in basic and applied studies for biological and synthetic H2 production. Dalton Trans 9970-9978). The heterologous production of [NiFe] -hydrogenases is described as difficile (English et al. 2009. Recombinant and in vitro expression Systems for hydrogenases: new frontiers in basic and applied studies for biological and synthetic H2 production. Dalton Trans 9970-9978).
Premièrement, la difficulté provient de la complexité et de la spécificité du processus d'assemblage du site actif [NiFe], qui nécessite théoriquement au moins sept facteurs de maturation pour un assemblage fonctionnel. First, the difficulty arises from the complexity and specificity of the active site [NiFe] assembly process, which theoretically requires at least seven maturation factors for functional assembly.
Deuxièmement, le repliement correct de chacune des sous-unités de l’hétéro-multimère est requis, ce qui est particulièrement difficile à contrôler et à assurer lors d’une production hétérologue. Second, the correct folding of each of the hetero-multimeric subunits is required, which is particularly difficult to control and ensure in heterologous production.
Troisièmement, l'assemblage correct de chaque sous-unité dans le complexe hétéro-multimérique est obligatoire. Un mauvais repliement peut mener à un phénomène d’agrégation et donc à une diminution de la quantité d’enzyme active (Singh et al. 2015. Protein recovery from inclusion bodies of Escherichia coli using mild solubilization process. Microb Cell Fact 14:41 ). L’obtention d’une séquence précise est nécessaire pour obtenir une activité enzymatique, ce qui peut s’avérer être difficile à contrôler et à assurer chez un hôte hétérologue. Third, the correct assembly of each subunit in the hetero-multimeric complex is mandatory. Poor folding can lead to aggregation and therefore to a decrease in the amount of active enzyme (Singh et al. 2015. Protein recovery from inclusion bodies of Escherichia coli using mild solubilization process. Microb Cell Fact 14:41) . Obtaining an accurate sequence is necessary to achieve enzymatic activity, which can be difficult to control and secure in a heterologous host.
Tout ceci explique pourquoi les [NiFe]-hydrogénases ne sont pas toujours actives lorsqu'elles sont produites par recombinaison hétérologue. Cependant, il existe plusieurs cas dans la littérature où une [NiFej-hydrogénase active a été produite dans E. coli (Kim et al. 2011 . Production of biohydrogen by heterologous expression of oxygen-tolerant Flydrogenovibrio marinus [NiFej- hydrogenase in Escherichia coli. J Biotechnol 155:312-319, Maier et al. 2015. Identification, cloning and heterologous expression of active [NiFej-hydrogenase 2 from Citrobacter sp. SG in Escherichia coli. J Biotechnol 199:1 -8, Schiffels et al. 2013. An innovative cloning platform enables large-scale production and maturation of an oxygen-tolerant [NiFej-hydrogenase from Cupriavidus necator in Escherichia coli. PLoS One 8:e68812, Weyman et al. 2011 . Genetic analysis of the Alteromonas macleodii [NiFej-hydrogenase. FEMS Microbiol Lett 322:180-187). All this explains why [NiFe] -hydrogenases are not always active when produced by heterologous recombination. However, there are several cases in the literature where an active [NiFej-hydrogenase has been produced in E. coli (Kim et al. 2011. Production of biohydrogen by heterologous expression of oxygen-tolerant Flydrogenovibrio marinus [NiFej-hydrogenase in Escherichia coli. J Biotechnol 155: 312-319, Maier et al. 2015. Identification, cloning and heterologous expression of active [NiFej-hydrogenase 2 from Citrobacter sp. SG in Escherichia coli. J Biotechnol 199: 1 -8, Schiffels et al. 2013. An innovative cloning platform enables large-scale production and maturation of an oxygen-tolerant [NiFej-hydrogenase from Cupriavidus necator in Escherichia coli. PLoS One 8: e68812, Weyman et al. 2011. Genetic analysis of the Alteromonas macleodii [NiFej-hydrogenase. FEMS Microbiol Lett 322: 180-187).
En particulier, les travaux de Sun et de ces collaborateurs (Sun et al. 2010. Fleterologous expression and maturation of an NADP-dependent [NiFej- hydrogenase: a key enzyme in biofuel production. PLoS One 5:e10526) ont permis l’expression de la [NiFe]-hydrogénase de Pyrococcus furiosus en anoxie dans E. coli par l’intermédiaire de quatre vecteurs d'expression permettant la co-expression de 13 gènes hétérologues (quatre gènes de structure et neuf facteurs de maturation). Plus spécifiquement, les travaux de Sun et al. ont permis d’obtenir une enzyme recombinante tétramérique de type [NiFe]-hydrogénase comprenant les quatre sous-unités dénommées PF0891 , PF0892, PF0893 et PF0894. Après purification, cette enzyme recombinante tétramérique s'est révélée être fonctionnellement similaire à l'enzyme native purifiée à partir de P. furiosus. In particular, the work of Sun and his collaborators (Sun et al. 2010. Fleterologous expression and maturation of an NADP-dependent [NiFej-hydrogenase: a key enzyme in biofuel production. PLoS One 5: e10526) the expression of [NiFe] -hydrogenase from Pyrococcus furiosus in anoxia in E. coli via four expression vectors allowing the co-expression of 13 heterologous genes (four structural genes and nine maturation factors). More specifically, the work of Sun et al. made it possible to obtain a tetrameric recombinant enzyme of [NiFe] -hydrogenase type comprising the four subunits called PF0891, PF0892, PF0893 and PF0894. After purification, this tetrameric recombinant enzyme was found to be functionally similar to the native enzyme purified from P. furiosus.
FloxEFUYFI étant une protéine procaryote de la cyanobactérie Synéchocystis , le système E. coli convient à sa production recombinante. Cette production dans E. coli a déjà été réalisée avec succès. En ce sens, Maeda et ses collègues ont montré une augmentation in vivo de la production d'hydrogène dans les cellules de E. coli exprimant, en condition anoxique, l’enzyme HoxEFUYH cyanobactérienne (Maeda et al. 2007. Inhibition of hydrogen uptake in Escherichia coli by expressing the hydrogenase from the cyanobacterium Synéchocystis sp. PCC 6803. BMC Biotechnol 7:25). Une telle production d'hydrogène accrue en présence de FloxEFUYFI est due à l’inhibition de l'activité des hydrogénases endogènes 1 et 2 consommatrices d’Fte chez E. coli. FloxEFUYFI being a prokaryotic protein of the cyanobacterium Synechocystis, the E. coli system is suitable for its recombinant production. This production in E. coli has already been carried out successfully. In this sense, Maeda and his colleagues have shown an in vivo increase in hydrogen production in E. coli cells expressing, in anoxic condition, the cyanobacterial HoxEFUYH enzyme (Maeda et al. 2007. Inhibition of hydrogen uptake in Escherichia coli by expressing the hydrogenase from the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803. BMC Biotechnol 7:25). Such increased hydrogen production in the presence of FloxEFUYFI is due to inhibition of the activity of endogenous Fte-consuming hydrogenases 1 and 2 in E. coli.
Citons également Wells et ses collaborateurs qui ont introduit les gènes FloxEFUYFI et ces facteurs de maturation associés dans E. coli (Wells et al. 2011 . Engineering a non-native hydrogen production pathway into Escherichia coli via a cyanobacterial [NiFe] hydrogenase. Metab Eng 13:445-453). Ce travail a démontré la production d'hydrogène, en anoxie, aussi bien in vivo que in vitro via HoxEFUYH dans un hôte nul pour les hydrogénases endogènes. Ils indiquent un couplage avec des systèmes de transfert d'électrons de l'hôte comme la fermentation et montrent le potentiel de HoxEFUYH dans l'ingénierie métabolique pour améliorer les rendements de production d’hydrogène. We should also mention Wells and his collaborators who introduced the FloxEFUYFI genes and these associated maturation factors into E. coli (Wells et al. 2011. Engineering a non-native hydrogen production pathway into Escherichia coli via a cyanobacterial [NiFe] hydrogenase. Metab Eng 13: 445-453). This work demonstrated the production of hydrogen, in anoxia, both in vivo and in vitro via HoxEFUYH in a host null for endogenous hydrogenases. They indicate coupling with host electron transfer systems such as fermentation and show the potential of HoxEFUYH in metabolic engineering to improve hydrogen production yields.
Dans l’état de la technique, il n’y a pas de divulgation d’un polypeptide monomérique comportant une seule sous-unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFej-hydrogénase, en particulier d’un monomère isolé issu d’un complexe de type [NiFej-hydrogénase, présentant à lui seul une activité hydrogénase, quand bien même les documents D2 (Hornhardt et al. 1986. Characterization of a native subunit of the NAD-linked hydrogenase isolated from a mutant of Alcaligenes eutrophus H16. Biochimie, Masson, Paris, FR, vol. 68(1), pages 15-24) et D3 (Przybyla et al. 1992. Structure-function relationships among the nickel-containing hydrogenases. FEMS Microbiol Rev 8:109-135) semblent vouloir le faire croire. In the state of the art, there is no disclosure of a monomeric polypeptide comprising a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFej-hydrogenase type, in particular of an isolated monomer obtained from of a complex of [NiFej-hydrogenase type, exhibiting by itself an activity hydrogenase, even though the documents D2 (Hornhardt et al. 1986. Characterization of a native subunit of the NAD-linked hydrogenase isolated from a mutant of Alcaligenes eutrophus H16. Biochimie, Masson, Paris, FR, vol. 68 (1), pages 15-24) and D3 (Przybyla et al. 1992. Structure-function relationships among the nickel-containing hydrogenases. FEMS Microbiol Rev 8: 109-135) seem to suggest this.
Le document D2 décrit la caractérisation d’une sous-unité native de la [NiFe]-hydrogénase d 'Alcaligenes eutrophus H16. Ce peptide représente la sous- unité catalytique de la [NiFe]-hydrogénase et est décrit comme totalement inactif avec le NAD comme médiateur redox, mais présentant une activité résiduelle très faible avec le bleu de méthylène, le ferricyanure et le cytochrome C. Document D2 describes the characterization of a native subunit of [NiFe] -hydrogenase from Alcaligenes eutrophus H16. This peptide represents the catalytic subunit of [NiFe] -hydrogenase and is described as totally inactive with NAD as redox mediator, but showing very low residual activity with methylene blue, ferricyanide and cytochrome C.
Le document D3 suggère l’existance de monomères de type [NiFe]- hydrogénase présentant une activité hydrogénase. Comme exemples, le document D3 mentionne, en citant le document D2, la [NiFe]-hydrogénase d’ Alcaligenes eutrophus, et aussi la [NiFe]-hydrogénase-1 d ’Escherishia coli. Document D3 suggests the existence of [NiFe] - hydrogenase type monomers with hydrogenase activity. As examples, document D3 mentions, citing document D2, [NiFe] -hydrogenase from Alcaligenes eutrophus, and also [NiFe] -hydrogenase-1 from Escherishia coli.
Cependant, des études publiées ultérieurement, y compris les études décrites dans les documents D1 (Massanz et al. 1998. Subforms and in vitro reconstitution of the NAD-reducing hydrogenase of Alcaligenes eutrophus. J Bacteriol 180:1023-1029), D4 (Senger et al. 2017. Proteolytic cleavage orchestrâtes cofactor insertion and protein assembly in [NiFe]-hydrogenase biosynthesis. J Biol Chem 292:11670-11681) et D5 (Pinske et al. 2011. Efficient électron transfer from hydrogen to benzyl viologen by the [NiFe]-hydrogenases of Escherichia coli is dépendent on the coexpression of the iron-sulfur cluster-containing small subunit. Arch Microbiol 193:893-903), ont montré que les conclusions des études des documents D2 et D3 sont erronées. However, subsequent published studies, including the studies described in D1 (Massanz et al. 1998. Subforms and in vitro reconstitution of the NAD-reducing hydrogenase of Alcaligenes eutrophus. J Bacteriol 180: 1023-1029), D4 (Senger et al. 2017. Proteolytic cleavage orchestrates cofactor insertion and protein assembly in [NiFe] -hydrogenase biosynthesis. J Biol Chem 292: 11670-11681) and D5 (Pinske et al. 2011. Efficient electron transfer from hydrogen to benzyl viologen by the [ NiFe] -hydrogenases of Escherichia coli is dependent on the coexpression of the iron-sulfur cluster-containing small subunit. Arch Microbiol 193: 893-903), have shown that the conclusions of the studies in documents D2 and D3 are erroneous.
L’étude décrite dans le document D1 a démontré que la sous-unité contenant le site actif de la [NiFe]-hydrogénase d ’Alcaligenes eutrophus H16 toute seule ne présentait aucune activité de type hydrogénase, et ce avec plusieurs médiateurs redox, notamment le benzyl viologène. Le document D1 mentionne que la plus petite entité de la [NiFe]-hydrogénase d ’Alcaligenes eutrophus susceptible d’avoir une activité hydrogénase consiste en la large sous-unité contenant le centre [NiFe] et la petite sous-unité avec un minimum d’un centre FeS. De manière similaire, les études présentées dans les documents D4 et D5 s’opposent à l’enseignement du document D3 en montrant que la sous-unité catalytique seule de l’hydrogénase-1 [NiFe] d ’Escherishia coli ne présente aucune activité hydrogénase La majorité des travaux réalisés sur ce sujet, y compris les études des documents D1 , D4 et D5 considèrent que le centre [4Fe-4S] situé dans la petite sous-unité est essentiel et indispensable à l'activité hydrogénase de la grande sous- unité des [NiFe]-hydrogénases (Albracht. 1994. Nickel hydrogenases: in search of the active site. Biochim Biophys Acta 1188:167-204). En outre, les analyses structurelles des [NiFe]-hydrogénases ont largement démontré l’absence de centre FeS dans la sous-unité catalytique contenant le site actif (Lubitz et al. 2014. Hydrogenases. Chem Rev 114:4081-4148), The study described in document D1 demonstrated that the subunit containing the active site of the [NiFe] -hydrogenase of Alcaligenes eutrophus H16 on its own did not exhibit any hydrogenase-type activity, and this with several redox mediators, in particular the benzyl viologen. Document D1 mentions that the smallest entity of Alcaligenes eutrophus [NiFe] -hydrogenase capable of having hydrogenase activity consists of the large subunit containing the center [NiFe] and the small subunit with a minimum of an FeS center. Similarly, the studies presented in documents D4 and D5 oppose the teaching of document D3 by showing that the catalytic subunit alone of hydrogenase-1 [NiFe] of Escherishia coli does not exhibit any hydrogenase activity. The majority of the work carried out on this subject, including the studies of documents D1, D4 and D5 consider that the center [4Fe-4S] located in the small subunit is essential and indispensable for the hydrogenase activity of the large subunit. [NiFe] -hydrogenase unit (Albracht. 1994. Nickel hydrogenases: in search of the active site. Biochim Biophys Acta 1188: 167-204). In addition, structural analyzes of [NiFe] -hydrogenases have largely demonstrated the absence of an FeS center in the catalytic subunit containing the active site (Lubitz et al. 2014. Hydrogenases. Chem Rev 114: 4081-4148),
Ainsi, les résultats décrits précédemment dans le document D2 ne peuvent s’expliquer que par une contamination de la sous-unité catalytique par la petite sous-unité, comme en atteste la mise en évidence de centre FeS dans les préparations permettant la faible activité hydrogénase mesurée. Thus, the results described previously in document D2 can only be explained by contamination of the catalytic subunit by the small subunit, as evidenced by the demonstration of an FeS center in the preparations allowing the weak hydrogenase activity. measured.
En conclusion, l’ensemble des travaux réalisés qui constituent l’état de la technique considèrent que la réduction du nombre de sous-unités n’est ni favorable à l’activité ni à la stabilité des hydrogénases et que la sous-unité contenant le centre NiFe, isolée des complexes multimériques des hydrogénases de type NiFe, ne présente pas d’activité hydrogénase à elle seule. In conclusion, all the work carried out which constitutes the state of the art consider that the reduction in the number of subunits is neither favorable to the activity nor to the stability of the hydrogenases and that the subunit containing the NiFe center, isolated from multimeric complexes of NiFe-type hydrogenases, does not exhibit hydrogenase activity on its own.
Malheureusement, comme il ressort notamment de l’état de la technique mentionné ci-dessus, il demeure plusieurs inconvénients freinant considérablement l’utilisation des [NiFe]-hydrogénases, et notamment l’utilisation de HoxEFUYH, pour une bio-production d’hydrogène commercialement rentable. Unfortunately, as emerges in particular from the state of the art mentioned above, there remain several drawbacks which considerably slow down the use of [NiFe] -hydrogenases, and in particular the use of HoxEFUYH, for a bio-production of hydrogen. commercially profitable.
A ce jour, il existe donc un réel besoin de surmonter les obstacles freinant l’utilisation des [NiFe]-hydrogénases pour une production d’hydrogène dès lors que, comme indiqué plus haut, les [NiFe]-hydrogénases présentent indéniablement un haut potentiel pour la production d’hydrogène. To date, there is therefore a real need to overcome the obstacles slowing down the use of [NiFe] -hydrogenases for the production of hydrogen since, as indicated above, the [NiFe] -hydrogenases undeniably have a high potential. for the production of hydrogen.
Pour résoudre ces problèmes, il est prévu suivant l’invention, un polypeptide monomérique comportant une seule sous-unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase, ledit polypeptide monomérique présentant une activité enzymatique, en particulier une activité enzymatique de type hydrogénase, plus particulièrement une activité catalytique, plus particulièrement encore une activité catalytique de type hydrogénase. To solve these problems, it is provided according to the invention, a monomeric polypeptide comprising a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type, said monomeric polypeptide exhibiting enzymatic activity, in particular enzymatic activity of hydrogenase type, more particularly catalytic activity, more particularly catalytic activity of hydrogenase type.
De préférence, selon l’invention, ledit polypeptide monomérique comprend une seule sous-unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase. Preferably, according to the invention, said monomeric polypeptide comprises a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type.
De préférence, selon l’invention, ledit polypeptide monomérique est constitué d’une seule sous-unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase. Preferably, according to the invention, said monomeric polypeptide consists of a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type.
De préférence, selon l’invention, ledit polypeptide monomérique consiste en une seule sous-unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase. Preferably, according to the invention, said monomeric polypeptide consists of a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type.
En d’autres termes, préférentiellement, il est prévu selon l’invention, un polypeptide monomérique comportant une seule sous-unité comprenant uniquement le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase, ledit polypeptide monomérique présentant à lui seul une activité enzymatique, en particulier une activité enzymatique de type hydrogénase, plus particulièrement une activité catalytique, plus particulièrement encore une activité catalytique de type hydrogénase. In other words, preferably, there is provided according to the invention a monomeric polypeptide comprising a single subunit comprising only the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type, said monomeric polypeptide alone exhibiting a enzymatic activity, in particular an enzymatic activity of hydrogenase type, more particularly a catalytic activity, more particularly still a catalytic activity of hydrogenase type.
Dans le cadre de la présente invention, il a été mis en évidence qu’un tel polypeptide monomérique comportant une seule sous-unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase et présentant une activité hydrogénase permet de s’affranchir au moins en partie des obstacles freinant l’utilisation des [NiFe]-hydrogénases pour une production d’hydrogène, ceci tout en garantissant une activité hydrogénase d’au moins 0,01 mitioI H2 . min-1 . mg_1 d’enzyme, de préférence d’au moins 0,05 mitioI H2 . min-1 . rng-1 d’enzyme. In the context of the present invention, it has been demonstrated that such a monomeric polypeptide comprising a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type and exhibiting a hydrogenase activity makes it possible to s' freeing at least in part from the obstacles slowing down the use of [NiFe] -hydrogenases for hydrogen production, this while guaranteeing a hydrogenase activity of at least 0.01 mitioI H2. min -1 . _1 mg of enzyme, preferably at least 0.05 mitioI H2. min -1 . rng -1 enzyme.
En effet, dès lors qu’il s’agit selon l’invention d’un polypeptide monomérique comportant une seule sous-unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase, les difficultés rencontrées avec les [NiFe]- hydrogénases, notamment pour assurer l’assemblage du site actif, pour assurer un repliement adéquat de chacune des sous-unités impliquées et pour assurer un assemblage correct de chaque sous-unité dans un complexe hétéro-multimérique, sont fortement réduites voire éliminées. Ceci permet d’augmenter la reproductibilité lors du processus d’obtention de la [NiFe]-hydrogénase puisqu’une seule sous-unité est impliquée. En effet, la production d’un seul polypeptide monomérique simplifie fortement le processus complexe de repliement en comparaison avec les enzymes dimérique, tétramérique et pentamérique pour lesquelles un assemblage correct du site actif, de chacune des sous-unités et enfin de l’enzyme entière est particulièrement difficile à contrôler et à garantir, ce qui constitue un obstacle à leur utilisation. Selon l’invention, le repliement adéquat d’une seule sous-unité est nécessaire et aucun assemblage entre différentes sous-unités n’est requis pour former un complexe hétéro-multimérique. Indeed, since it is according to the invention a monomeric polypeptide comprising a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type, the difficulties encountered with [NiFe] - hydrogenases, in particular to ensure the assembly of the active site, to ensure a adequate folding of each of the subunits involved and to ensure correct assembly of each subunit in a heteromimeric complex, are greatly reduced or even eliminated. This makes it possible to increase the reproducibility during the process of obtaining [NiFe] -hydrogenase since only one subunit is involved. Indeed, the production of a single monomeric polypeptide greatly simplifies the complex folding process in comparison with the dimeric, tetrameric and pentameric enzymes for which a correct assembly of the active site, of each of the subunits and finally of the entire enzyme. is particularly difficult to control and guarantee, which constitutes an obstacle to their use. According to the invention, adequate folding of a single subunit is necessary and no assembly between different subunits is required to form a heteromimeric complex.
Par ailleurs, il a été mis en évidence que le procédé de fabrication d’un tel polypeptide monomérique selon l’invention peut être totalement réalisé en condition aérobie (pas de précaution requise par rapport à l’oxygène lors des étapes d’expression et de purification), ce qui écarte les problématiques rencontrées avec les procédés de fabrication des [NiFe]-hydrogénases dimériques, tétramériques et pentamériques recombinantes rencontrées dans l’état de la technique et pour lesquelles les procédés de fabrication sont réalisés en anoxie. Comme mentionné plus haut, même si l’accumulation de biomasse est réalisée en présence d’oxygène, la phase de production de l’hydrogénase recombinante est quant à elle réalisée en anoxie selon les procédés connus de l’état de la technique (Sun et al. 2010. Fleterologous expression and maturation of an NADP-dependent [NiFe]- hydrogenase: a key enzyme in biofuel production. PLoS One 5:e10526, Wells et al. 2011 . Engineering a non-native hydrogen production pathway into Escherichia coli via a cyanobacterial [NiFe] hydrogenase. Metab Eng 13:445-453). L’absence d’oxygène est également rapportée (boite anoxie, dithionite de sodium dans les tampons) lors des diverses étapes chromatographiques de la purification. Le maintien d’un tel niveau d’anoxie aux cours du procédé implique évidemment une augmentation des coûts liés à la production recombinante, ce qui est solutionné par la présente invention. De façon avantageuse suivant l’invention, la taille du polypeptide monomérique selon l’invention est nettement plus faible en comparaison avec l’hétéro-multimère, une augmentation de l’activité massique de l’enzyme (nombre d’entité catalytiquement active par mg de protéine total) étant ainsi obtenue. Furthermore, it has been demonstrated that the process for the manufacture of such a monomeric polypeptide according to the invention can be completely carried out in aerobic condition (no precaution required with respect to oxygen during the stages of expression and of purification), which eliminates the problems encountered with the manufacturing processes for dimeric, tetrameric and pentameric [NiFe] -hydrogenases recombinant encountered in the state of the art and for which the manufacturing processes are carried out in anoxia. As mentioned above, even if the accumulation of biomass is carried out in the presence of oxygen, the production phase of the recombinant hydrogenase is itself carried out in anoxia according to the methods known from the state of the art (Sun et al. al. 2010. Fleterologous expression and maturation of an NADP-dependent [NiFe] - hydrogenase: a key enzyme in biofuel production. PLoS One 5: e10526, Wells et al. 2011. Engineering a non-native hydrogen production pathway into Escherichia coli via a cyanobacterial [NiFe] hydrogenase. Metab Eng 13: 445-453). The absence of oxygen is also reported (anoxic box, sodium dithionite in the buffers) during the various chromatographic stages of the purification. Maintaining such a level of anoxia during the process obviously involves an increase in the costs associated with the recombinant production, which is solved by the present invention. Advantageously according to the invention, the size of the monomeric polypeptide according to the invention is markedly smaller in comparison with the heteromimer, an increase in the activity by mass of the enzyme (number of catalytically active entities per mg of total protein) being thus obtained.
Une meilleure intégration et une densification du catalyseur enzymatique est également réalisable, par exemple, lors d’une mise en œuvre électrochimique du polypeptide monomérique selon l’invention, comme par exemple dans une pile à combustible. Better integration and densification of the enzyme catalyst is also achievable, for example, during electrochemical processing of the monomeric polypeptide according to the invention, such as, for example, in a fuel cell.
En outre, la structure tridimensionnelle d’un polypeptide monomérique selon l’invention est facilement modélisable notamment pour déterminer les résidus exposés à la surface de la protéine, par exemple pour faciliter l’orientation ainsi que l’adsorption par rapport à une interface, par exemple par rapport à une électrode de carbone. Cette caractéristique permet avantageusement, par exemple, d’améliorer la stabilité du lien entre l’interface et le catalyseur enzymatique, mais aussi une optimisation du transfert d’électrons direct entre l’interface et le site actif. Le rendement énergétique est dès lors amélioré en l’absence de relais redox supplémentaires, ce qui limite les pertes énergétiques. In addition, the three-dimensional structure of a monomeric polypeptide according to the invention can be easily modeled, in particular to determine the residues exposed at the surface of the protein, for example to facilitate the orientation as well as the adsorption with respect to an interface, by example compared to a carbon electrode. This characteristic advantageously makes it possible, for example, to improve the stability of the link between the interface and the enzymatic catalyst, but also to optimize the direct transfer of electrons between the interface and the active site. Energy efficiency is therefore improved by the absence of additional redox relays, which limits energy losses.
Dans le contexte de la présente invention, il a également été démontré que le polypeptide monomérique est bien actif et apte à la production par catalyse d’H2 (par exemple via le test standard de production in-vitro d’FL par les hydrogénases utilisant le méthyl-viologène réduit comme médiateur redox) ainsi qu’à la consommation par catalyse d’H2 (par exemple via le test standard de consommation in-vitro d’H2 par les hydrogénases utilisant le benzyl viologène oxydé comme médiateur redox), sans présence du centre FeS proximal présent dans la petite-sous-unité et décrit comme essentiel, ni d’ailleurs d’aucun autres relais redox. Ceci est tout à fait surprenant puisqu’une simplification aussi poussée de l’enzyme hétéro-multimérique n’a jamais permis la mise en évidence de l’activité hydrogénase dans l’état de la technique. In the context of the present invention, it has also been demonstrated that the monomeric polypeptide is indeed active and capable of producing by catalysis of H2 (for example via the standard test for in-vitro production of FL by hydrogenases using the reduced methyl viologen as redox mediator) as well as consumption by catalysis of H2 (for example via the standard test of in-vitro consumption of H2 by hydrogenases using oxidized benzyl viologen as redox mediator), without the presence of Proximal FeS center present in the small-subunit and described as essential, nor for that matter of any other redox relay. This is quite surprising since such a thorough simplification of the heteromimeric enzyme has never made it possible to demonstrate the hydrogenase activity in the state of the art.
De façon d’autant plus avantageuse, alors que seule une production d’H2 limitée est actuellement obtenue avec les [NiFej-hydrogénases recombinantes connues (Sun et al. 2010. Fleterologous expression and maturation of an NADP- dépendent [NiFe]-hydrogenase: a key enzyme in biofuel production. PLoS One 5:e10526, Schiffels et al. 2013. An innovative cloning platform enables large-scale production and maturation of an oxygen-tolerant [NiFe]-hydrogenase from Cupriavidus necator in Escherichia coli. PLoS One 8:e68812, Maier et al. 2015. Identification, cloning and heterologous expression of active [NiFe]-hydrogenase 2 from Citrobacter sp. SG in Escherichia coli. J Biotechnol 199:1 -8), il a été montré que le polypeptide monomérique selon l’invention présente une activité hydrogénase au moins équivalente voire même supérieure à celles obtenues avec les [NiFe]-hydrogénases (recombinantes) connues. All the more advantageously, whereas only a limited production of H2 is currently obtained with the known recombinant [NiFej-hydrogenases (Sun et al. 2010. Fleterologous expression and maturation of an NADP- depend on [NiFe] -hydrogenase: a key enzyme in biofuel production. PLoS One 5: e10526, Schiffels et al. 2013. An innovative cloning platform enables large-scale production and maturation of an oxygen-tolerant [NiFe] -hydrogenase from Cupriavidus necator in Escherichia coli. PLoS One 8: e68812, Maier et al. 2015. Identification, cloning and heterologous expression of active [NiFe] -hydrogenase 2 from Citrobacter sp. SG in Escherichia coli. J Biotechnol 199: 1 -8), it has been shown that the monomeric polypeptide according to the invention exhibits a hydrogenase activity at least equivalent or even greater than those obtained with the known (recombinant) [NiFe] -hydrogenases.
Selon un mode de réalisation suivant l’invention, le polypeptide monomérique est isolé de son environnement naturel, en particulier isolé d’une protéine naturelle de type [NiFe]-hydrogénase. According to one embodiment according to the invention, the monomeric polypeptide is isolated from its natural environment, in particular isolated from a natural protein of [NiFe] -hydrogenase type.
A titre d’exemple, selon l’invention, ledit polypeptide monomérique peut être issu/isolé d’un procaryote. Les exemples incluent, mais ne sont pas limité à un membre du genre Escherichia (comme par exemple Escherichia coli), un membre du genre Desulfovibrio (comme par exemple Desulfovibrio gigas ), un membre du genre Hydrogenophilus (comme par exemple Hydrogenophilus thermoluteolus), un membre du genre Desulfomicrobium (comme par exemple Desulfomicrobium baculatum), Synéchocystis (comme par exemple Synéchocystis sp. PCC6803), un membre du genre Phormidium (comme par exemple Phormidium ambiguum) ou un membre du genre Spirulina (comme par exemple Spirulina platensis). Par exemple, ledit polypeptide monomérique peut être issu d’une cellule ou d’un microbe ou peut être produit in vitro ou in vivo. For example, according to the invention, said monomeric polypeptide can be derived from / isolated from a prokaryote. Examples include, but are not limited to a member of the genus Escherichia (eg, Escherichia coli), a member of the genus Desulfovibrio (eg, Desulfovibrio gigas), a member of the genus Hydrogenophilus (eg, Hydrogenophilus thermoluteolus), a member of the genus Desulfomicrobium (such as, for example, Desulfomicrobium baculatum), Synechocystis (such as, for example, Synechocystis sp. PCC6803), a member of the genus Phormidium (such as, for example, Phormidium ambiguum) or a member of the genus Spirulina (such as, for example, Spirulina platensis). For example, said monomeric polypeptide can be derived from a cell or a microbe or can be produced in vitro or in vivo.
Selon un mode de réalisation suivant l’invention, le polypeptide monomérique est recombinant ou hétérologue. According to one embodiment according to the invention, the monomeric polypeptide is recombinant or heterologous.
Avantageusement, selon l’invention, le polypeptide monomérique est purifié. Advantageously, according to the invention, the monomeric polypeptide is purified.
Préférentiellement, selon l’invention, le polypeptide monomérique présente une séquence en acides aminés tronquée ou non présentant au moins 15% d’identité, de préférence au moins 20% d’identité, plus préférentiellement au moins 40% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 60% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 80% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 90% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 95% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 99% d’identité, par rapport à la séquence en acides aminés de SEQ ID NO:2 et/ou par rapport à la séquence en acides aminés de SEQ ID NO:4. Preferably, according to the invention, the monomeric polypeptide has a truncated or non-truncated amino acid sequence exhibiting at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, plus more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, relative to the acid sequence amino acids of SEQ ID NO: 2 and / or relative to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4.
De façon encore préférée, selon l’invention, le polypeptide monomérique présente une séquence en acides aminés tronquée ou non présentant au moins 81 % d’identité, au moins 82% d’identité, au moins 83% d’identité, au moins 84% d’identité, au moins 85% d’identité, au moins 86% d’identité, au moins 87% d’identité, au moins 88% d’identité, au moins 89% d’identité, au moins 90% d’identité, au moins 91% d’identité, au moins 92% d’identité, au moins 93% d’identité, au moins 94% d’identité, au moins 95% d’identité, au moins 96% d’identité, au moins 97% d’identité, au moins 98% d’identité, au moins 99% d’identité, par rapport à la séquence en acides aminés de SEQ ID NO:2 et/ou par rapport à la séquence en acides aminés de SEQ ID NO:4. Even more preferably, according to the invention, the monomeric polypeptide has a truncated or non-truncated amino acid sequence exhibiting at least 81% identity, at least 82% identity, at least 83% identity, at least 84 % identity, at least 85% identity, at least 86% identity, at least 87% identity, at least 88% identity, at least 89% identity, at least 90% d 'identity, at least 91% identity, at least 92% identity, at least 93% identity, at least 94% identity, at least 95% identity, at least 96% identity , at least 97% identity, at least 98% identity, at least 99% identity, relative to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and / or relative to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4.
Avantageusement, selon l’invention, ledit polypeptide monomérique est caractérisé en ce que ladite sous-unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase est la sous-unité HoxH de la protéine de type [NiFe]- hydrogénase FloxEFUYFI chez / de Synechocystis sp. PCC6803. Advantageously, according to the invention, said monomeric polypeptide is characterized in that said subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type is the HoxH subunit of the protein of [NiFe] -hydrogenase type. FloxEFUYFI in / from Synechocystis sp. PCC6803.
De préférence, selon l’invention, ledit polypeptide monomérique présente une activité hydrogénase d’au moins 0,01 mitioI H2 . min-1 . mg_1 d’enzyme, de préférence d’au moins 0,05 mitioI H2 . min-1 . rng-1 d’enzyme, préférentiellement d’au moins 10 mitioI H2 . m1 . rng-1 d’enzyme. Preferably, according to the invention, said monomeric polypeptide exhibits a hydrogenase activity of at least 0.01 mitioI H2. min -1 . _1 mg of enzyme, preferably at least 0.05 mitioI H2. min -1 . rng -1 enzyme, preferably at least 10 mitioI H2. m 1 . rng -1 enzyme.
La présente invention porte également sur une cellule hôte incluant un polypeptide monomérique selon l’invention, ledit polypeptide monomérique comportant une seule sous-unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase, ledit polypeptide monomérique présentant une activité hydrogénase. The present invention also relates to a host cell including a monomeric polypeptide according to the invention, said monomeric polypeptide comprising a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type, said monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity. .
Préférentiellement, la présente invention porte sur une cellule hôte incluant un polypeptide monomérique selon l’invention dont la sous-unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase est la sous-unité HoxH de la protéine de type [NiFe]-hydrogénase HoxEFUYH chez / de Synechocystis sp. PCC6803. Preferably, the present invention relates to a host cell including a monomeric polypeptide according to the invention, the subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type is the subunit HoxH of the [NiFe] -hydrogenase-type protein HoxEFUYH in / from Synechocystis sp. PCC6803.
A titre d’exemple, selon l’invention, la cellule hôte, notamment pour l’expression dudit polypeptide monomérique, peut-être une cellule bactérienne hôte du genre Escherichia (comme par exemple Escherichia coll), du genre Bacillus (comme par exemple Bacillus subtilis), du genre Streptomyces (comme par exemple Streptomyces coelicolor), du genre Synéchocystis (comme par exemple Synéchocystis sp. PCC6803), du genre Synéchococcus (comme par exemple Synéchococcus WFI8102), ou toute autre cellule procaryote, une cellule eucaryote par exemple du genre Chlamydomonas (comme par exemple Chlamydomonas reinhardtii), du genre Saccharomyces (comme par exemple Saccharomyces cerevisiae), de type Pichia (comme par exemple Pichia pastoris), ou un autre type de cellule eucaryotes. By way of example, according to the invention, the host cell, in particular for the expression of said monomeric polypeptide, perhaps a host bacterial cell of the genus Escherichia (such as for example Escherichia coll), of the genus Bacillus (such as for example Bacillus subtilis), of the genus Streptomyces (such as for example Streptomyces coelicolor), of the genus Synéchocystis (such as for example Synéchocystis sp. PCC6803), of the genus Synéchococcus (such as for example Synéchococcus WFI8102), or any other prokaryotic cell, a eukaryotic cell for example of the genus Chlamydomonas (such as, for example, Chlamydomonas reinhardtii), of the genus Saccharomyces (such as, for example, Saccharomyces cerevisiae), of the Pichia type (such as, for example, Pichia pastoris), or another type of eukaryotic cell.
Selon l’invention, ledit polypeptide monomérique indu dans ladite cellule hôte peut lui-même mais non indispensablement être issu de l’expression d’un gène indu dans un vecteur d’expression, par exemple dans un plasmide inséré dans ladite cellule hôte. According to the invention, said unrelated monomeric polypeptide in said host cell may itself but not necessarily be derived from the expression of an unwanted gene in an expression vector, for example in a plasmid inserted into said host cell.
Avantageusement, selon l’invention, ledit polypeptide monomérique indu dans ladite cellule hôte a une séquence en acides aminés tronquée ou non présentant au moins 20% d’identité, plus préférentiellement au moins 40% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 60% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 80% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 90% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 95% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 99% d’identité, par rapport à la séquence en acides aminés de SEQ ID NO:2 et/ou par rapport à la séquence en acides aminés de SEQ ID NO:4. Advantageously, according to the invention, said monomeric polypeptide induced in said host cell has a truncated or non-truncated amino acid sequence exhibiting at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60%. identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, relative to to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and / or to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4.
De préférence, selon l’invention, ladite cellule hôte peut inclure un ou plusieurs facteurs de maturation de ladite protéine de type [NiFe]-hydrogénase, de préférence un ou plusieurs facteurs de maturation de ladite protéine de type [NiFe]- hydrogénase choisi dans, le groupe constitué des facteurs de maturation FlypA, HypB, FlypC, HypD, HypE, HypF et FloxW a) dont les séquences respectives en acides aminés présente chacune au moins 15% d’identité, de préférence au moins 20% d’identité, plus préférentiellement au moins 40% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 60% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 80% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 90% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 95% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 99% d’identité, respectivement par rapport aux séquences en acides aminés SEQ ID NO:6, SEQ ID NO:8, SEQ ID NO:10, SEQ ID NO:12, SEQ ID NO:14, SEQ ID NO:16, SEQ ID NO:18 ; ou b) codés ensemble par une séquence nucléotidique concaténaire présentant au moins 15% d’identité, de préférence au moins 20% d’identité, plus préférentiellement au moins 40% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 60% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 80% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 90% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 95% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 99% d’identité, par rapport à la séquence nucléotidique SEQ ID NO:19, laquelle code pour l’ensemble de ces facteurs de maturation. Preferably, according to the invention, said host cell can include one or more maturation factors of said [NiFe] -hydrogenase type protein, preferably one or more maturation factors of said [NiFe] -hydrogenase type protein selected from , the group consisting of the maturation factors FlypA, HypB, FlypC, HypD, HypE, HypF and FloxW a) whose respective amino acid sequences each have at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, respectively with respect to the sequences in amino acids SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 18; or b) encoded together by a concatenary nucleotide sequence exhibiting at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, relative to the nucleotide sequence SEQ ID NO: 19, which codes for all of these ripening factors.
Selon l’invention, ledit au moins un facteur de maturation peut être endogène à la cellule hôte et/ou exogène à la cellule hôte. According to the invention, said at least one maturation factor may be endogenous to the host cell and / or exogenous to the host cell.
Avantageusement, pour une cellule hôte selon l’invention, ledit polypeptide monomérique et/ou ledit au moins un facteur de maturation est/sont issu(s) de l’expression d’au moins un gène indu dans un vecteur d’expression, ledit vecteur d’expression étant indu dans ladite cellule hôte. Advantageously, for a host cell according to the invention, said monomeric polypeptide and / or said at least one maturation factor is / are derived from the expression of at least one undue gene in an expression vector, said expression vector being induced in said host cell.
La présente invention porte également sur une cellule hôte incluant un polynucléotide codant pour un polypeptide monomérique selon l’invention comportant une seule sous-unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase, ledit polypeptide monomérique présentant une activité hydrogénase. The present invention also relates to a host cell including a polynucleotide encoding a monomeric polypeptide according to the invention comprising a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type, said monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity. .
Préférentiellement, la présente invention porte sur une cellule hôte incluant un polynucléotide codant pour un polypeptide monomérique dont la sous- unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase est la sous- unité HoxH de la protéine de type [NiFe]-hydrogénase FloxEFUYFI chez / de Synechocystis sp. PCC6803. Preferably, the present invention relates to a host cell including a polynucleotide encoding a monomeric polypeptide whose sub- unit comprising the active site of a [NiFe] -hydrogenase-like protein is the HoxH subunit of the [NiFe] -hydrogenase-like protein FloxEFUYFI in / from Synechocystis sp. PCC6803.
De préférence, selon l’invention, ledit polynucléotide codant pour un polypeptide monomérique présente une séquence nucléotidique ayant au moins 15% d’identité, de préférence au moins 20% d’identité, plus préférentiellement au moins 40% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 60% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 80% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 90% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 95% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 99% d’identité, respectivement par rapport aux séquences, par rapport aux séquences nucléotidiques SEQ ID NO :1 et/ou SEQ ID NO :3. Preferably, according to the invention, said polynucleotide encoding a monomeric polypeptide exhibits a nucleotide sequence having at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% d identity, respectively with respect to the sequences, with respect to the nucleotide sequences SEQ ID NO: 1 and / or SEQ ID NO: 3.
A titre d’exemple, selon l’invention, la cellule hôte incluant un polynucléotide codant pour un polypeptide monomérique selon l’invention, et étant utilisée notamment pour l’expression dudit polypeptide monomérique, peut être une cellule bactérienne hôte du genre Escherichia (comme par exemple Escherichia coli), du genre Bacillus (comme par exemple Bacillus subtilis), du genre Streptomyces (comme par exemple Streptomyces coelicolor), une cellule bactérienne photosynthétique du genre Synéchocystis (comme par exemple Synéchocystis sp. PCC6803) ou Synéchococcus (comme par exemple Synéchococcus WFI8102) ou toute autre cellule procaryote, une cellule eucaryote par exemple du genre Chlamydomonas (comme par exemple Chlamydomonas reinhardtii), du genre Saccharomyces (comme par exemple Saccharomyces cerevisiae), de type Pichia (comme par exemple Pichia pastoris), ou un autre type de cellule eucaryotes. By way of example, according to the invention, the host cell including a polynucleotide encoding a monomeric polypeptide according to the invention, and being used in particular for the expression of said monomeric polypeptide, can be a host bacterial cell of the genus Escherichia (such as for example Escherichia coli), of the genus Bacillus (such as for example Bacillus subtilis), of the genus Streptomyces (for example Streptomyces coelicolor), a photosynthetic bacterial cell of the genus Synechocystis (such as for example Synéchocystis sp. PCC6803) or Synéchococcus (as for example Synechococcus WFI8102) or any other prokaryotic cell, a eukaryotic cell for example of the genus Chlamydomonas (for example Chlamydomonas reinhardtii), of the genus Saccharomyces (for example Saccharomyces cerevisiae), of the Pichia type (for example Pichia pastoris), or another eukaryotic cell type.
Selon l’invention, ledit polynucléotide indu dans ladite cellule hôte peut lui-même mais non indispensablement être indu dans un vecteur d’expression, par exemple dans un plasmide, inséré dans ladite cellule hôte. According to the invention, said polynucleotide induced in said host cell may itself but not necessarily be induced in an expression vector, for example in a plasmid, inserted into said host cell.
Avantageusement, selon l’invention, ledit polypeptide monomérique codé par ledit polynucléotide indu dans ladite cellule hôte a une séquence en acides aminés tronquée ou non présentant au moins 20% d’identité, plus préférentiellement au moins 40% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 60% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 80% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 90% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 95% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 99% d’identité, par rapport à la séquence en acides aminés de SEQ ID NO:2 et/ou par rapport à la séquence en acides aminés de SEQ ID NO:4. Advantageously, according to the invention, said monomeric polypeptide encoded by said induced polynucleotide in said host cell has a truncated or non-truncated amino acid sequence exhibiting at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% of identity, more preferably still at least 99% identity, relative to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and / or relative to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4.
De préférence, selon l’invention, ladite cellule hôte incluant un polynucléotide codant pour un polypeptide monomérique peut inclure un ou plusieurs facteurs de maturation de ladite protéine de type [NiFe]-hydrogénase, de préférence un ou plusieurs facteurs de maturation de ladite protéine de type [NiFe]- hydrogénase choisi dans, le groupe constitué des facteurs de maturation FlypA, HypB, FlypC, HypD, HypE, HypF et FloxW a) dont les séquences respectives en acides aminés présente chacune au moins 15% d’identité, de préférence au moins 20% d’identité, plus préférentiellement au moins 40% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 60% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 80% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 90% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 95% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 99% d’identité, respectivement par rapport aux séquences en acides aminés SEQ ID NO:6, SEQ ID NO:8, SEQ ID NO:10, SEQ IDPreferably, according to the invention, said host cell including a polynucleotide encoding a monomeric polypeptide can include one or more maturation factors of said [NiFe] -hydrogenase type protein, preferably one or more maturation factors of said protein of type [NiFe] - hydrogenase chosen from the group consisting of the maturation factors FlypA, HypB, FlypC, HypD, HypE, HypF and FloxW a) whose respective amino acid sequences each have at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity , more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, respectively relative to the amino acid sequences SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, SEQ ID
NO:12, SEQ ID NO:14, SEQ ID NO:16, SEQ ID NO:18 ; ou b) codés ensemble par une séquence nucléotidique concaténaire présentant au moins 15% d’identité, de préférence au moins 20% d’identité, plus préférentiellement au moins 40% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 60% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 80% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 90% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 95% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 99% d’identité, par rapport à la séquence nucléotidique SEQ ID NO:19, laquelle code pour l’ensemble de ces facteurs de maturation. NO: 12, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 18; or b) encoded together by a concatenary nucleotide sequence exhibiting at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, relative to the nucleotide sequence SEQ ID NO: 19, which codes for all of these ripening factors.
Selon l’invention, ledit au moins un facteur de maturation peut être endogène à la cellule hôte et/ou exogène à la cellule hôte. According to the invention, said at least one maturation factor can be endogenous to the host cell and / or exogenous to the host cell.
Avantageusement, pour une cellule hôte selon l’invention, ledit polypeptide monomérique et/ou ledit au moins un facteur de maturation est/sont issu(s) de l’expression d’au moins un gène indu dans un vecteur d’expression, ledit vecteur d’expression étant indu dans ladite cellule hôte. Advantageously, for a host cell according to the invention, said monomeric polypeptide and / or said at least one maturation factor is / are derived from the expression of at least one undue gene in an expression vector, said expression vector being induced in said host cell.
La présente invention porte encore sur un procédé d’obtention, par exemple dans une cellule hôte (par exemple dans E. coli), d’un polypeptide monomérique présentant une activité hydrogénase selon l’invention, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : The present invention also relates to a process for obtaining, for example in a host cell (for example in E. coli), a monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity according to the invention, said process comprising the following steps:
• modification d’un vecteur d’expression, par exemple d’un plasmide, en y incluant un polynucléotide exogène dont au moins une partie code pour un polypeptide monomérique comportant une seule sous-unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase ; et • modification of an expression vector, for example of a plasmid, by including therein an exogenous polynucleotide of which at least a part codes for a monomeric polypeptide comprising a single subunit comprising the active site of a protein of type [ NiFe] -hydrogenase; and
• incubation dudit vecteur d’expression modifié selon des conditions d’incubation permettant d’assurer une expression dudit polynucléotide exogène pour produire un polypeptide monomérique comportant une seule sous-unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]- hydrogénase, ledit polypeptide monomérique présentant une activité hydrogénase. Incubation of said modified expression vector under incubation conditions making it possible to ensure expression of said exogenous polynucleotide to produce a monomeric polypeptide comprising a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] - hydrogenase type, said monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity.
Le procédé selon l’invention permet de réaliser une production de la seule sous-unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase. The method according to the invention makes it possible to produce a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type.
L’homme de métier est bien entendu à même de définir les conditions d’incubation requises et adéquates. Those skilled in the art are of course able to define the required and adequate incubation conditions.
Selon l’invention, lors de l’étape de modicfication génétique d’une cellule hôte, le polynucléotide peut lui-même mais non indispensablement être indu dans un vecteur d’expression, par exemple dans un plasmide. According to the invention, during the step of genetically modifying a host cell, the polynucleotide may itself but not necessarily be included in an expression vector, for example in a plasmid.
Avantageusement, selon l’invention, ladite étape de modification dudit vecteur d’expression consiste en une inclusion dans ledit vecteur d’expression dudit polynucléotide exogène dont au moins une partie code pour ledit polypeptide monomérique dont la séquence en acides aminés tronquée ou non présente au moins 20% d’identité, plus préférentiellement au moins 40% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 60% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 80% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 90% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 95% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 99% d’identité, par rapport à la séquence en acides aminés de SEQ ID NO:2 et/ou par rapport à la séquence en acides aminés de SEQ ID NO:4. Advantageously, according to the invention, said step of modifying said expression vector consists of an inclusion in said expression vector of said exogenous polynucleotide, at least part of which codes for said polypeptide. monomer in which the amino acid sequence, truncated or not, has at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity , more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, relative to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and / or relative to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4.
De préférence, selon l’invention, ladite étape de modification dudit vecteur d’expression peut comprendre l’inclusion dans ledit vecteur d’expression d’un ou de plusieurs facteurs de maturation de ladite protéine de type [NiFe]- hydrogénase, de préférence d’un ou de plusieurs facteurs de maturation de ladite protéine de type [NiFe]-hydrogénase choisi dans, le groupe constitué des facteurs de maturation FlypA, HypB, FlypC, HypD, HypE, HypF et FloxW a) dont les séquences respectives en acides aminés présente chacune au moins 15% d’identité, de préférence au moins 20% d’identité, plus préférentiellement au moins 40% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 60% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 80% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 90% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 95% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 99% d’identité, respectivement par rapport aux séquences en acides aminés SEQ ID NO:6, SEQ ID NO:8, SEQ ID NO:10, SEQ ID NO:12, SEQ ID NO:14, SEQ ID NO:16, SEQ ID NO:18 ; ou b) codés ensemble par une séquence nucléotidique concaténaire présentant au moins 15% d’identité, de préférence au moins 20% d’identité, plus préférentiellement au moins 40% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 60% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 80% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 90% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 95% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 99% d’identité, par rapport à la séquence nucléotidique SEQ ID NO:19, laquelle code pour l’ensemble de ces facteurs de maturation. Selon l’invention, lors de l’étape de modification dudit vecteur d’expression, une séquence codant pour un ou plusieurs facteurs de maturation de ladite protéine de type [NiFe]-hydrogénase peut elle-même mais non indispensablement être incluse dans un vecteur d’expression, par exemple dans un plasmide. Preferably, according to the invention, said step of modifying said expression vector may comprise the inclusion in said expression vector of one or more factors for maturation of said protein of [NiFe] - hydrogenase type, preferably one or more maturation factors of said [NiFe] -hydrogenase type protein chosen from the group consisting of the maturation factors FlypA, HypB, FlypC, HypD, HypE, HypF and FloxW a) whose respective acid sequences amines each have at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% d 'identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, respectively relative to the amino acid sequences SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 18; or b) encoded together by a concatenary nucleotide sequence exhibiting at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, relative to the nucleotide sequence SEQ ID NO: 19, which codes for all of these ripening factors. According to the invention, during the step of modifying said expression vector, a sequence encoding one or more maturation factors of said [NiFe] -hydrogenase type protein can itself but not necessarily be included in a vector. expression, for example in a plasmid.
Avantageusement, le procédé selon l’invention comprend une étape subséquente d’isolation et/ou de purification dudit polypeptide monomérique. Advantageously, the method according to the invention comprises a subsequent step of isolation and / or purification of said monomeric polypeptide.
En particulier et de préférence, l’invention porte sur un procédé d’obtention d’un polypeptide monomérique présentant une activité hydrogénase suivant l’invention, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : In particular and preferably, the invention relates to a process for obtaining a monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity according to the invention, said process comprising the following steps:
• une étape de modification génétique, réalisée in-vivo ou in-vitro, d’une entité comprenant un matériel génétique, par exemple d’une cellule hôte ou d’un vecteur d’expression, pour obtenir une entité génétiquement modifiée, par exemple une cellule hôte génétiquement modifiée ou un vecteur d’expression génétiquement modifié ; • a step of genetic modification, carried out in-vivo or in-vitro, of an entity comprising genetic material, for example of a host cell or of an expression vector, to obtain a genetically modified entity, for example a genetically modified host cell or a genetically modified expression vector;
• une étape d’incubation de ladite entité génétiquement modifiée, par exemple de ladite cellule hôte génétiquement modifiée ou dudit vecteur d’expression génétiquement, pour obtenir un polypeptide monomérique comportant une seule sous-unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase, ledit polypeptide monomérique présentant une activité hydrogénase. A step of incubation of said genetically modified entity, for example of said genetically modified host cell or of said genetically expression vector, to obtain a monomeric polypeptide comprising a single subunit comprising the active site of a protein of type [ NiFe] -hydrogenase, said monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity.
Préférentiellement, selon l’invention, ladite étape de modification génétique, réalisée in-vivo ou in-vitro, consiste : a) en une modification génétique d’une cellule hôte et/ou d’un vecteur d’expression en y incluant un polynucléotide exogène dont au moins une partie code pour un polypeptide monomérique comportant une seule sous- unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase, pour obtenir une cellule hôte génétiquement modifiée et/ou un vecteur d’expression génétiquement modifié à incuber lors de ladite étape d’incubation réalisée selon des conditions d’incubation permettant d’assurer une expression dudit polynucléotide exogène pour produire ledit polypeptide monomérique ; ou b) en l’induction d’au moins une mutation génétique dans le matériel génétique d’une cellule hôte pour obtenir une cellule hôte génétiquement modifiée à incuber lors de ladite étape d’incubation réalisée selon des conditions d’incubation pour produire ledit polypeptide monomérique. Preferably, according to the invention, said step of genetic modification, carried out in-vivo or in-vitro, consists of: a) a genetic modification of a host cell and / or of an expression vector by including therein a polynucleotide exogenous at least one part of which codes for a monomeric polypeptide comprising a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type, to obtain a genetically modified host cell and / or a vector of genetically modified expression to be incubated during said incubation step carried out under incubation conditions making it possible to ensure expression of said exogenous polynucleotide to produce said monomeric polypeptide; or b) by inducing at least one genetic mutation in the genetic material of a host cell to obtain a genetically modified host cell to be incubated during said incubation step carried out under incubation conditions to produce said polypeptide monomeric.
L’homme de métier est bien entendu à même de définir les conditions d’incubation requises et adéquates. Those skilled in the art are of course able to define the required and adequate incubation conditions.
Par exemple, selon l’invention, ladite induction d’au moins une mutation génétique est effectuée par recombinaison homologue, méthode bien connue de l’homme de métier. For example, according to the invention, said induction of at least one genetic mutation is carried out by homologous recombination, a method well known to those skilled in the art.
Avantageusement, selon l’invention, ladite étape de modification génétique de ladite cellule hôte par inclusion d’un polynucléotide exogène consiste en une inclusion dans ladite cellule hôte d’un vecteur d’expression, en particulier d’un vecteur d’expression modifié, incluant ledit polynucléotide exogène. Advantageously, according to the invention, said step of genetic modification of said host cell by inclusion of an exogenous polynucleotide consists of an inclusion in said host cell of an expression vector, in particular of a modified expression vector, including said exogenous polynucleotide.
De préférence, selon l’invention, ladite étape de modification génétique de ladite cellule hôte consiste en une inclusion dans ladite cellule hôte dudit polynucléotide exogène dont au moins une partie code pour ledit polypeptide monomérique dont la séquence en acides aminés tronquée ou non présente au moins 15% d’identité, de préférence au moins 20% d’identité, plus préférentiellement au moins 40% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 60% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 80% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 90% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 95% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 99% d’identité, par rapport à la séquence en acides aminés de SEQ ID NO:2 et/ou par rapport à la séquence en acides aminés de SEQ ID NO:4. Preferably, according to the invention, said step of genetic modification of said host cell consists of an inclusion in said host cell of said exogenous polynucleotide, at least part of which codes for said monomeric polypeptide, the amino acid sequence of which is or is not present at least. 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, relative to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and / or relative to to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4.
Avantageusement, selon l’invention, ladite étape de modification génétique de ladite cellule hôte comprend en outre l’inclusion dans ladite cellule hôte d’au moins un facteur de maturation de ladite protéine de type [NiFe]-hydrogénase, ledit au moins un facteur de maturation étant endogène à la cellule hôte et/ou exogène à la cellule hôte, de préférence l’inclusion d’au moins un facteur de maturation de ladite protéine de type [NiFe]-hydrogénase choisi dans le groupe constitué des facteurs de maturation FlypA, HypB, FlypC, HypD, HypE, HypF et HoxW a) dont les séquences respectives en acides aminés présente chacune au moins 15% d’identité, de préférence au moins 20% d’identité, plus préférentiellement au moins 40% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 60% d’identité, plus préférentiellement encore au moinsAdvantageously, according to the invention, said step of genetic modification of said host cell further comprises the inclusion in said host cell of at least one maturation factor of said [NiFe] -hydrogenase type protein, said at least one maturation factor being endogenous to the host cell and / or exogenous to the host cell, preferably the inclusion of at least a maturation factor of said [NiFe] -hydrogenase type protein chosen from the group consisting of maturation factors FlypA, HypB, FlypC, HypD, HypE, HypF and HoxW a) whose respective amino acid sequences each have at least 15 % identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least
80% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 90% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 95% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 99% d’identité, respectivement par rapport aux séquences en acides aminés SEQ ID NO:6, SEQ ID NO:8, SEQ ID NO:10, SEQ ID NO:12, SEQ ID NO:14, SEQ ID NO:16, SEQ ID80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, respectively relative to the amino acid sequences SEQ ID NO : 6, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 16, SEQ ID
NO:18 ; ou b) codés ensemble par une séquence nucléotidique concaténaire présentant au moins 15% d’identité, de préférence au moins 20% d’identité, plus préférentiellement au moins 40% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 60% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 80% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 90% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 95% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 99% d’identité, par rapport à la séquence nucléotidique SEQ ID NO:19, laquelle code pour l’ensemble de ces facteurs de maturation. NO: 18; or b) encoded together by a concatenary nucleotide sequence exhibiting at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, relative to the nucleotide sequence SEQ ID NO: 19, which codes for all of these ripening factors.
De préférence, selon l’invention, ledit au moins un facteur de maturation est issu de l’expression d’au moins un gène indu dans un vecteur d’expression, ledit vecteur d’expression étant indu dans ladite cellule hôte. Preferably, according to the invention, said at least one maturation factor is derived from the expression of at least one undue gene in an expression vector, said expression vector being induced in said host cell.
Préférentiellement, le procédé d’obtention d’un polypeptide monomérique présentant une activité hydrogénase suivant l’invention donne lieu à l’obtention d’un polypeptide monomérique dont la sous-unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase est la sous-unité HoxH de la protéine de type [NiFe]-hydrogénase FloxEFUYFI chez Synechocystis sp. PCC6803. Preferably, the process for obtaining a polypeptide monomer exhibiting a hydrogenase activity according to the invention gives rise to the production of a monomeric polypeptide of which the subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type is the HoxH subunit of the protein of type [NiFe] -hydrogenase FloxEFUYFI in Synechocystis sp. PCC6803.
La présente invention porte encore sur une utilisation d’un polypeptide monomérique suivant l’invention comportant une seule sous-unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase, ledit polypeptide monomérique présentant une activité hydrogénase et étant présent ou non dans une cellule, pour produire ou consommer de l’hydrogène par incubation dudit polypeptide monomérique selon des conditions d’incubation permettant d’assurer une production ou une consommation d’hydrogène. The present invention also relates to a use of a monomeric polypeptide according to the invention comprising a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type, said monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity and being present or not in a cell, to produce or consume hydrogen by incubating said monomeric polypeptide under incubation conditions making it possible to ensure production or consumption of hydrogen.
La présente invention porte encore sur une utilisation d’un polypeptide monomérique suivant l’invention ou d’un polypeptide monomérique obtenu selon le procédé suivant l’invention comportant une seule sous-unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase, ledit polypeptide monomérique présentant une activité hydrogénase et étant présent ou non dans une cellule, pour revêtir une surface, en particulier pour revêtir une surface d’un conducteur électrique, par exemple pour revêtir une surface d’une anode ou d’une cathode. The present invention also relates to a use of a monomeric polypeptide according to the invention or of a monomeric polypeptide obtained according to the process according to the invention comprising a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] type. -hydrogenase, said monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity and being present or not in a cell, for coating a surface, in particular for coating a surface with an electrical conductor, for example for coating a surface of an anode or a cathode.
Définitions Definitions
Par le terme « polypeptide », il est entendu, au sens de la présente invention, une chaîne unique composée d’un minimum de deux acides aminés liés entre eux par un lien peptidique entre le groupement carboxylique d’un acide aminé et le groupement amine de l’acide aminé suivant. Le terme « polypeptide » inclut également les molécules qui contiennent plus qu’un polypeptide, ceux-ci liés entre eux, par exemple par des ponts disulfures, ou des complexes de polypeptides, ceux- ci liés entre eux par exemple de manière covalente ou non-covalente, et formant un multimère (par exemple un dimère, un trimère, un quadrimère, un pentamère). Un polypeptide peut aussi contenir des ligands non-protéiques, comme par exemple le fer inorganique (Fe), le nickel (Ni), un centre fer-soufre (FeS), ou autre ligand organique comme par exemple le monoxyde de carbone (CO), le cyanure (CN) ou une flavine. Les termes peptide, polypeptide, enzyme, sous-unité ou protéine sont tous inclus dans la définition du polypeptide et ces termes peuvent être interchangeables. La définition de « polypeptide » ne tient pas compte de la longueur dudit polypeptide ni de la façon dont ledit polypeptide est produit. By the term “polypeptide”, it is understood, within the meaning of the present invention, a single chain composed of a minimum of two amino acids linked together by a peptide bond between the carboxylic group of an amino acid and the amine group. of the following amino acid. The term "polypeptide" also includes molecules which contain more than one polypeptide, the latter linked together, for example by disulfide bridges, or polypeptide complexes, the latter linked together, for example covalently or not. -covalent, and forming a multimer (for example a dimer, a trimer, a quadrimer, a pentamer). A polypeptide can also contain non-protein ligands, such as for example inorganic iron (Fe), nickel (Ni), an iron-sulfur center (FeS), or other organic ligand such as for example carbon monoxide (CO) , cyanide (CN) or a flavin. The terms peptide, polypeptide, enzyme, subunit or protein are all included within the definition of polypeptide and these terms can be used interchangeably. The definition of "polypeptide" does not take into account the length of said polypeptide or the way in which said polypeptide is produced.
Par le terme « polypeptide recombinant » ou « polypeptide hétérologue », il est entendu, au sens de la présente invention, un polypeptide qui n’est pas naturellement présent dans l’environnement et/ou qui n’est pas présent naturellement dans la cellule hôte utilisée pour sa production, en particulier dans une cellule hôte, et dont la production est réalisée par des techniques recombinantes, par exemple par ajout de matériel génétique dans une cellule hôte. By the term “recombinant polypeptide” or “heterologous polypeptide”, it is understood, within the meaning of the present invention, a polypeptide which is not naturally present in the environment and / or which is not naturally present in the cell. host used for its production, in particular in a host cell, and the production of which is carried out by recombinant techniques, for example by adding genetic material to a host cell.
Par les termes « polypeptide monomérique », il est entendu, au sens de la présente invention, une chaîne unique composée d’un minimum de deux acides aminés liés entre eux par un lien peptidique entre le groupement carboxylique d’un acide aminé et le groupement amine de l’acide aminé suivant. Par opposition au terme « polypeptide », le terme « polypeptide monomérique » inclut seulement les molécules qui ne contiennent qu’un polypeptide, c’est-à-dire sans interaction avec d’autre polypeptide. Par exemple, il ne s’agit en aucun cas d’un multimère (par exemple un dimère, un trimère, un quadrimère, un pentamère, ...). Un polypeptide monomérique peut aussi contenir des ligands non-protéiques, comme par exemple le fer inorganique (Fe), le nickel (Ni), les centres fer-soufre (FeS), ou autre ligand organique comme par exemple le monoxyde de carbone (CO), le cyanure (CN) ou une flavine. La définition de « polypeptide monomérique » ne tient pas compte de la longueur dudit polypeptide ni de la façon dont ledit polypeptide est produit. By the terms “monomeric polypeptide”, it is understood, within the meaning of the present invention, a single chain composed of a minimum of two amino acids linked together by a peptide bond between the carboxylic group of an amino acid and the group. amine of the next amino acid. As opposed to the term "polypeptide", the term "monomeric polypeptide" includes only molecules which contain only one polypeptide, that is, without interaction with any other polypeptide. For example, it is in no case a multimer (for example a dimer, a trimer, a quadrimer, a pentamer, ...). A monomeric polypeptide can also contain non-protein ligands, such as for example inorganic iron (Fe), nickel (Ni), iron-sulfur centers (FeS), or other organic ligand such as for example carbon monoxide (CO ), cyanide (CN) or a flavin. The definition of "monomeric polypeptide" does not take into account the length of said polypeptide or the way in which said polypeptide is produced.
Par les termes « polypeptide monomérique recombinant » ou « polypeptide monomérique hétérologue », il est entendu, au sens de la présente invention, que le polypeptide monomérique n’est pas naturellement présent dans l’environnement, en particulier dans une cellule hôte, et dont la production est réalisée par des techniques recombinante, par exemple par ajout de matériel génétique dans une cellule hôte. By the terms “recombinant monomeric polypeptide” or “heterologous monomeric polypeptide”, it is understood, within the meaning of the present invention, that the monomeric polypeptide is not naturally present in the environment, in particular in a host cell, and of which the production is carried out by recombinant techniques, for example by adding genetic material to a host cell.
Par les termes « polypeptide monomérique présentant une activité hydrogénase », il est entendu, au sens de la présente invention, que le polypeptide monomérique est apte à catalyser la réaction réversible H2 <® 2H+ + 2e . Cette définition de l’activité hydrogénase n’est pas liée aux conditions expérimentales mais seulement à la production ou la consommation d’hydrogène par l’intermédiaire de l’activité enzymatique de l’hydrogénase. By the terms “monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity”, it is understood, within the meaning of the present invention, that the polypeptide monomeric is able to catalyze the reversible reaction H2 <® 2H + + 2e. This definition of hydrogenase activity is not related to the experimental conditions but only to the production or consumption of hydrogen through the enzymatic activity of hydrogenase.
Par les termes « site actif », il est entendu, au sens de la présente invention, la partie du polypeptide qui, lorsque la structure tertiaire est formée, est responsable de l’activité catalytique dudit polypeptide, par exemple de l’activité hydrogénase. La partie du polypeptide peut comprendre, par exemple, plusieurs portions de la séquence en acides aminés et/ou la liaison avec un ou plusieurs ligands non-protéiques. By the terms "active site", it is understood, within the meaning of the present invention, the part of the polypeptide which, when the tertiary structure is formed, is responsible for the catalytic activity of said polypeptide, for example of the hydrogenase activity. The part of the polypeptide may comprise, for example, several portions of the amino acid sequence and / or the linkage with one or more non-protein ligands.
Par le terme « polynucléotide », il est entendu, au sens de la présente invention, une chaîne unique composée d’un minimum de deux nucléotides liés entre eux, par exemple par un lien covalent, peu importe qu’il s’agisse de ribonucléotides ou de désoxynucléotides. Cela inclut donc les ARN et les ADN, simple brin ou double brin. La définition de « polynucléotide » ne tient pas compte de la longueur dudit polynucléotide, ni de la fonction, ni de la forme, ni de la façon dont ledit polynucléotide est produit. Un polynucléotide peut être, par exemple, un plasmide, une partie d’un plasmide, un gène ou un fragment de gêne. By the term “polynucleotide”, it is understood, within the meaning of the present invention, a single chain composed of a minimum of two nucleotides linked together, for example by a covalent bond, regardless of whether they are ribonucleotides. or deoxynucleotides. This therefore includes RNAs and DNAs, single stranded or double stranded. The definition of “polynucleotide” does not take into account the length of said polynucleotide, nor of the function, nor of the form, nor of the way in which said polynucleotide is produced. A polynucleotide can be, for example, a plasmid, part of a plasmid, a gene or a gene fragment.
Par les termes « polynucléotide exogène », il est entendu, au sens de la présente invention, un polynucléotide qui n’est pas normalement présent dans la cellule hôte. Par exemple, le polynucléotide exogène peut être une séquence codante pour un polypeptide qui n’est pas naturellement présent dans la cellule hôte ou un plasmide. By the terms "exogenous polynucleotide", it is understood, within the meaning of the present invention, a polynucleotide which is not normally present in the host cell. For example, the exogenous polynucleotide can be a coding sequence for a polypeptide which is not naturally present in the host cell or a plasmid.
Par le terme « concaténaire », il est entendu, au sens de la présente invention, un enchaînement de plusieurs séquences afin de n’en former qu’une seule, par exemple de séquences polynucléotidiques ou de séquences polypeptidiques. By the term "concatenated", it is understood, within the meaning of the present invention, a concatenation of several sequences in order to form only one, for example of polynucleotide sequences or of polypeptide sequences.
Par le terme « plasmide », il est entendu, au sens de la présente invention, une molécule d’ADN double brins distinct de l’ADN chromosomique, exogène, capable de réplication autonome, grâce à sa propre origine de réplication. Le plasmide peut comporter également d’autres séquences d’intérêts, comme par exemple un gène codant pour un facteur de sélection (résistance à un antibiotique, etc), un site de clonage multiple permet l’ajout de polynucléotide, et/ou des séquences de régulation de la transcription. Les termes « plasmide » ou « vecteur d’expression » sont interchangeables. By the term “plasmid”, it is understood, within the meaning of the present invention, a double-stranded DNA molecule distinct from chromosomal DNA, exogenous, capable of autonomous replication, by virtue of its own origin of replication. The plasmid can also contain other sequences of interest, such as by example a gene encoding a selection factor (resistance to an antibiotic, etc.), a multiple cloning site allows the addition of polynucleotide, and / or sequences for regulating transcription. The terms "plasmid" or "expression vector" are interchangeable.
Par le terme « cellule hôte », il est entendu, au sens de la présente invention, une cellule qui a subi une modification. Cette modification peut par exemple être l’introduction d’un polynucléotide exogène dans la cellule, par exemple par l’intermédiaire d’un plasmide. By the term “host cell”, it is understood, within the meaning of the present invention, a cell which has undergone a modification. This modification can for example be the introduction of an exogenous polynucleotide into the cell, for example via a plasmid.
Par les termes « facteur de maturation », il est entendu, au sens de la présente invention, toute molécule, biologique, ou non, qui participe à la formation de la structure d’une autre molécule biologique, par exemple d’une protéine. By the terms "maturation factor", it is understood, within the meaning of the present invention, any molecule, biological or not, which participates in the formation of the structure of another biological molecule, for example of a protein.
Par les termes « facteur de maturation endogène », il est entendu, au sens de la présente invention, toute molécule, biologique, ou non, qui participe à la formation de la structure d’une autre molécule biologique, par exemple d’une protéine, et qui est naturellement présent dans la cellule hôte, c’est-à-dire sans modification génétique de ladite cellule hôte. By the terms “endogenous maturation factor”, it is understood, within the meaning of the present invention, any molecule, biological or not, which participates in the formation of the structure of another biological molecule, for example of a protein. , and which is naturally present in the host cell, that is to say without genetic modification of said host cell.
Par les termes « facteur de maturation exogène », il est entendu, au sens de la présente invention, toute molécule, biologique, ou non, qui participe à la formation de la structure d’une autre molécule biologique, par exemple d’une protéine, et qui n’est pas naturellement présent dans la cellule hôte, c’est-à-dire qu’une modification génétique de ladite cellule hôte est nécessaire pour y ajouter ledit facteur de maturation exogène, par exemple par ajout d’un vecteur d’expression. By the terms “exogenous maturation factor”, it is understood, within the meaning of the present invention, any molecule, biological or not, which participates in the formation of the structure of another biological molecule, for example of a protein. , and which is not naturally present in the host cell, that is to say that a genetic modification of said host cell is necessary in order to add said exogenous maturation factor thereto, for example by adding a vector d 'expression.
Par le terme « isolé », il est entendu, au sens de la présente invention, toute molécule qui a été retirée de son environnement naturel, par exemple qui a été retirée d’une [NiFej-hydrogénase naturelle. By the term "isolated", it is understood, within the meaning of the present invention, any molecule which has been removed from its natural environment, for example which has been removed from a [natural NiFej-hydrogenase.
Par le terme « purifié », il est entendu au sens de la présente invention, toute molécule qui a été esseulée par l’intermédiaire de techniques biochimiques. Cette définition ne tient pas compte de la façon dont est produite la molécule, par exemple de manière naturel ou par recombinaison, synthétisée chimiquement ou enzymatiquement, ni des techniques biochimiques mises en œuvre pour la purification, comme par exemple une chromatographie d’affinité ou un tamis moléculaire. Par exemple, un polynucléotide, un polypeptide ou IΉ2 peuvent être purifiés. De manière préférentielle, une substance est purifiée lorsqu’elle représente au minimum 60% par rapport aux autres composants qui lui sont associés, préférentiellement 75% par rapport aux autres composants qui lui sont associés, préférentiellement 90% par rapport aux autres composants qui lui sont associés. By the term “purified”, it is understood within the meaning of the present invention, any molecule which has been lonely by means of biochemical techniques. This definition does not take into account the way in which the molecule is produced, for example naturally or by recombination, chemically or enzymatically synthesized, nor the biochemical techniques used for the production. purification, such as affinity chromatography or molecular sieve. For example, a polynucleotide, a polypeptide or IΉ2 can be purified. Preferably, a substance is purified when it represents at least 60% relative to the other components which are associated with it, preferably 75% relative to the other components which are associated with it, preferably 90% relative to the other components which are associated with it. associates.
Par le terme « homogénéité apparente », il est entendu, au sens de la présente invention, toute molécule purifiée représentant minimum 90% par rapport aux autres composants qui lui sont associés. By the term “apparent homogeneity”, it is understood, within the meaning of the present invention, any purified molecule representing at least 90% relative to the other components which are associated with it.
Par le terme « identité », il est entendu, au sein de la présente invention, une similarité structurelle entre deux polynucléotides ou deux polypeptides. La similarité structurelle est déterminée par un alignement entre les deux séquences, alignement qui optimise le nombre de nucléotides identiques ou le nombre d’acides aminés identiques le long de la séquence. Les trous dans une ou les deux séquences sont permis afin d’optimiser l’alignement et donc la similarité structurelle. Les séquences des nucléotides ou des acides aminés doivent cependant rester les mêmes. By the term “identity”, it is understood, within the present invention, a structural similarity between two polynucleotides or two polypeptides. Structural similarity is determined by an alignment between the two sequences, which alignment optimizes the number of identical nucleotides or the number of identical amino acids along the sequence. Holes in one or both sequences are allowed in order to optimize alignment and therefore structural similarity. The nucleotide or amino acid sequences must however remain the same.
Par les termes « matériel génétique », il est entendu, au sens de la présente invention, le génome d’une entité et plus précisément l’ensemble des acides nucléiques de cette entité, séquences codantes et non-codantes comprises. By the terms "genetic material", it is understood, within the meaning of the present invention, the genome of an entity and more precisely all the nucleic acids of this entity, coding and non-coding sequences included.
Par les termes « mutation génétique », il est entendu, au sens de la présente invention, une modification accidentelle ou provoquée du matériel génétique d’une entité, par exemple d’une cellule hôte ou d’un vecteur d’expression. By the terms "genetic mutation", it is understood, within the meaning of the present invention, an accidental or induced modification of the genetic material of an entity, for example of a host cell or of an expression vector.
Par les termes « entité comprenant un matériel génétique », il est entendu, au sens de la présente invention, une entité qui comprend du matériel génétique selon la définition reprise ci-dessus, par exemple une cellule hôte ou un vecteur d’expression tel qu’un plasmide. By the terms “entity comprising genetic material”, it is understood, within the meaning of the present invention, an entity which comprises genetic material according to the definition given above, for example a host cell or an expression vector such as 'a plasmid.
Par les termes « entité génétiquement modifiée », il est entendu, au sens de la présente invention, une entité comprenant du matériel génétique selon la définition reprise ci-dessus et qui a subi une modification de son matériel génétique, par exemple une mutation génétique ou l’introduction d’un polynucléotide exogène dans la cellule, comme par exemple par l’intermédiaire d’un plasmide. By the terms “genetically modified entity”, it is understood, within the meaning of the present invention, an entity comprising genetic material according to the definition given above and which has undergone a modification of its genetic material, for example a genetic mutation or the introduction of an exogenous polynucleotide in the cell, such as, for example, via a plasmid.
Par les termes « cellule hôte génétiquement modifiée », il est entendu, au sens de la présente invention, une cellule hôte selon la définition reprise ci- dessus et qui a subi une modification de son matériel génétique, par exemple une mutation génétique ou l’introduction d’un polynucléotide exogène dans la cellule, comme par exemple par l’intermédiaire d’un plasmide. By the terms “genetically modified host cell”, it is understood, within the meaning of the present invention, a host cell according to the definition given above and which has undergone a modification of its genetic material, for example a genetic mutation or the introduction of an exogenous polynucleotide into the cell, such as for example via a plasmid.
Par les termes « vecteur d’expression génétiquement modifié », il est entendu, au sens de la présente invention, un vecteur d’expression ou un plasmide selon la définition reprise ci-dessus et qui a subi une modification de son matériel génétique, par exemple l’ajout d’une séquence d’intérêts, comme par exemple un gène codant pour un polypeptide particulier. By the terms “genetically modified expression vector”, it is understood, within the meaning of the present invention, an expression vector or a plasmid according to the definition given above and which has undergone a modification of its genetic material, by example the addition of a sequence of interest, such as for example a gene encoding a particular polypeptide.
D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront des exemples donnés ci-après, à titre non limitatif et en faisant référence aux figures annexées. Other characteristics, details and advantages of the invention will emerge from the examples given below, without limitation and with reference to the appended figures.
La figure 1 illustre la carte du plasmide pET-26b(+) (5360pb). Figure 1 illustrates the map of plasmid pET-26b (+) (5360bp).
La figure 2 illustre l’analyse par gel d’agarose de la digestion du vecteur d’expression pET26b(+) + HoxH par les enzymes de restrictions Ndel et Blpl. Figure 2 illustrates the agarose gel analysis of the digestion of the pET26b (+) + HoxH expression vector by the restriction enzymes Ndel and Blpl.
La figure 3 illustre la carte du plasmide pACYCDuet-1 (4008pb). Figure 3 illustrates the map of the plasmid pACYCDuet-1 (4008bp).
La figure 4 illustre l’analyse par gel d’agarose de la digestion du vecteur d’expression pACYCDuet-1 + HypABCDEFHoxW par les enzymes de restrictions Ncol et Hindi II. Figure 4 illustrates the agarose gel analysis of the digestion of pACYCDuet-1 + HypABCDEFHoxW expression vector by restriction enzymes Ncol and Hindi II.
La figure 5 illustre l’analyse par gel d’agarose de la digestion du vecteur d’expression pET26b(+) + HoxH, issus de l’ADN plasmidique d’une colonie d’E. coli, par les enzymes de restrictions Ndel et Blpl. Figure 5 illustrates the agarose gel analysis of the digestion of the expression vector pET26b (+) + HoxH, derived from plasmid DNA from a colony of E. coli, by restriction enzymes Ndel and Blpl.
La figure 6 illustre l’analyse par gel d’agarose de la digestion du vecteur d’expression pACYCDuet-1 + HypABCDEFHoxW, issus de l’ADN plasmidique d’une colonie d’E. coli, par les enzymes de restrictions Ncol et Hindlll. Figure 6 illustrates the agarose gel analysis of the digestion of the expression vector pACYCDuet-1 + HypABCDEFHoxW, derived from the plasmid DNA of a colony of E. coli, by the restriction enzymes Ncol and Hindlll.
La figure 7 illustre la méthode de purification de la protéine recombinante d’intérêt HoxH. NA, échantillon non-absorbé sur la colonne d’affinité Ni-NTA. Lavage, échantillon élué avec le tampon de lavage contenant 10mM en Imidazole. 50mM, échantillon élué à une concentration de 50mM en imidazole. 100mM, échantillon élué à une concentration de 100mM en imidazole. 150mM, échantillon élué à une concentration de 150mM en imidazole. 200mM, échantillon élué à une concentration de 200mM en imidazole. 250mM, échantillon élué à une concentration de 250mM en imidazole. FIG. 7 illustrates the method of purification of the recombinant protein of interest HoxH. NA, sample not absorbed on the Ni-NTA affinity column. Washing, sample eluted with the washing buffer containing 10 mM in Imidazole. 50 mM, sample eluted at a concentration of 50 mM in imidazole. 100 mM, sample eluted at a concentration of 100 mM in imidazole. 150 mM, sample eluted at a concentration of 150 mM in imidazole. 200 mM, sample eluted at a concentration of 200 mM in imidazole. 250 mM, sample eluted at a concentration of 250 mM in imidazole.
La figure 8 illustre l’analyse par SDS-PAGE de la composition protéique de diverses fractions récoltées lors de la chromatographie d’affinité. Charge, surnageant appliqué sur la colonne d’affinité Ni-NTA et issus de la lyse des cellules de E. coli recombinante ; NA, échantillon non-absorbé sur la colonne d’affinité Ni-NTA. Lavage, échantillon élué avec le tampon de lavage contenant 10mM en Imidazole. M, marqueur de poids moléculaire. 50mM, échantillon élué à une concentration de 50mM en imidazole. 100mM, échantillon élué à une concentration de 10OmM en imidazole. 150mM, échantillon élué à une concentration de 150mM en imidazole. 200mM, échantillon élué à une concentration de 200mM en imidazole. 250mM, échantillon élué à une concentration de 250mM en imidazole. Figure 8 illustrates the SDS-PAGE analysis of the protein composition of various fractions collected during affinity chromatography. Load, supernatant applied to the Ni-NTA affinity column and obtained from the lysis of recombinant E. coli cells; NA, sample not absorbed on Ni-NTA affinity column. Washing, sample eluted with the washing buffer containing 10 mM in Imidazole. M, molecular weight marker. 50 mM, sample eluted at a concentration of 50 mM in imidazole. 100 mM, sample eluted at a concentration of 10OmM in imidazole. 150 mM, sample eluted at a concentration of 150 mM in imidazole. 200 mM, sample eluted at a concentration of 200 mM in imidazole. 250 mM, sample eluted at a concentration of 250 mM in imidazole.
La figure 9 illustre l’analyse par immuno-détection (Western blot) de la présence de HoxH dans diverses fractions récoltées lors de la chromatographie d’affinité. M, marqueur de poids moléculaire. Charge, surnageant appliqué sur la colonne d’affinité Ni-NTA et issus de la lyse des cellules de E. coli recombinante. NA, échantillon non-absorbé sur la colonne d’affinité Ni-NTA ; 50mM, échantillon élué à une concentration de 50mM en imidazole. 200mM, échantillon élué à une concentration de 200mM en imidazole. Figure 9 illustrates the analysis by immunodetection (Western blot) of the presence of HoxH in various fractions collected during affinity chromatography. M, molecular weight marker. Load, supernatant applied to the Ni-NTA affinity column and obtained from the lysis of recombinant E. coli cells. NA, sample not absorbed on Ni-NTA affinity column; 50 mM, sample eluted at a concentration of 50 mM in imidazole. 200 mM, sample eluted at a concentration of 200 mM in imidazole.
La figure 10 est une représentation schématique de la structure de HoxEFUYH, la [NiFe]-hydrogénase de Synéchocystis sp. PCC 6803. HoxE, 19KDa et 1 centre FeS ; HoxF, 57.5KDa, 2 centres FeS et un centre FMN ; HoxU, 26KDa et 4 centres FeS ; HoxY, 20KDa et un centre FeS ; HoxH, 53KDa et le site actif. Figure 10 is a schematic representation of the structure of HoxEFUYH, [NiFe] -hydrogenase from Synechocystis sp. PCC 6803. HoxE, 19KDa and 1 FeS center; HoxF, 57.5KDa, 2 FeS centers and one FMN center; HoxU, 26KDa and 4 FeS centers; HoxY, 20KDa and an FeS center; HoxH, 53KDa and the active site.
La figure 11 est une représentation schématique (flèche grisée) du transfert d’électrons et des interactions attendues avec le NADPH et le methyl- viologène (MV) chez HoxEFUYH, la [NiFe]-hydrogénase de Synéchocystis sp. PCC 6803. Figure 11 is a schematic representation (gray arrow) of electron transfer and expected interactions with NADPH and methylviologen (MV) in HoxEFUYH, [NiFe] -hydrogenase from Synechocystis sp. PCC 6803.
La figure 12 est une représentation schématique où le point d’interrogation pose la question de savoir si le site actif de la protéine recombinante HoxH peut accepter ou non les électrons directement du MV et donc produire de l’hydrogène en l’absence de relais redox additionnels. Figure 12 is a schematic representation where the question mark asks whether the active site of the recombinant protein HoxH may or may not accept electrons directly from the MV and therefore produce hydrogen in the absence of additional redox relays.
La figure 13 illustre la mise en évidence de l’activité hydrogénase par la production d’hydrogène qui résulte de l’ajout de la protéine recombinante HoxH à un réactif contenant du methyl-viologène préalablement réduit par du dithionite de sodium en absence d’oxygène. HoxH est capable de prendre les électrons du méthyl-viologène préalablement réduit pour les combiner avec des protons (présents dans le tampon) afin de produire de l’hydrogène selon l’équation H2 <® 2H+ + 2e qui représente la réaction catalysée par l’hydrogénase. Le niveau d’hydrogène dissout dans le réactif est mesuré en continu à l’aide d’un micro-senseur (Unisense®, Danemark). La flèche montre le moment où l’ajout de la protéine recombinante HoxH est réalisé, moment concomitant avec l’augmentation du niveau d’hydrogène dissout détecté par le micro-senseur. Figure 13 illustrates the demonstration of the hydrogenase activity by the production of hydrogen which results from the addition of the recombinant protein HoxH to a reagent containing methyl-viologen previously reduced with sodium dithionite in the absence of oxygen. . HoxH is able to take electrons from previously reduced methyl viologen to combine them with protons (present in the buffer) to produce hydrogen according to the equation H2 <® 2H + + 2e which represents the reaction catalyzed by l hydrogenase. The level of hydrogen dissolved in the reagent is continuously measured using a micro-sensor (Unisense®, Denmark). The arrow shows the moment when the addition of the recombinant HoxH protein is carried out, a moment concomitant with the increase in the level of dissolved hydrogen detected by the micro-sensor.
La figure 14 illustre la mise en évidence de l’activité hydrogénase par la réduction du benzyl viologène qui résulte de l’ajout de la protéine recombinante HoxH à un réactif contenant du benzyl viologène (BV) en présence d’H2. HoxH est capable de prendre les électrons de l’hydrogène pour les transférer à un médiateur redox, par exemple le benzyl viologène, en même temps que la production de protons selon l’équation H2 <® 2H+ + 2e qui représente la réaction catalysée par l’hydrogénase. Le niveau d’hydrogène consommé est équivalent au niveau de benzyl viologène réduit, niveau que l’on peut mesurer en continu par spectrophotométrie à une longueur d’onde de 578nm. FIG. 14 illustrates the demonstration of the hydrogenase activity by the reduction of benzyl viologen which results from the addition of the recombinant protein HoxH to a reagent containing benzyl viologen (BV) in the presence of H2. HoxH is able to take electrons from hydrogen to transfer them to a redox mediator, for example benzyl viologen, at the same time as the production of protons according to the equation H2 <® 2H + + 2e which represents the reaction catalyzed by hydrogenase. The level of hydrogen consumed is equivalent to the level of reduced benzyl viologen, a level which can be measured continuously by spectrophotometry at a wavelength of 578 nm.
La figure 15 illustre la mise en évidence de l’activité hydrogénase par la production d’hydrogène qui résulte de l’ajout de la protéine recombinante HoxH, produite en l’absence des facteurs de maturation HupABCDEFHoxW exogènes à E. coli, à un réactif contenant du methyl-viologène préalablement réduit par du dithionite de sodium en absence d’oxygène. HoxH est capable de prendre les électrons du méthyl-viologène préalablement réduit pour les combiner avec des protons (présents dans le tampon) afin de produire de l’hydrogène selon l’équation H2 <® 2H+ + 2e qui représente la réaction catalysée par l’hydrogénase. Exemples FIG. 15 illustrates the demonstration of the hydrogenase activity by the production of hydrogen which results from the addition of the recombinant protein HoxH, produced in the absence of the HupABCDEFHoxW maturation factors exogenous to E. coli, to a reagent containing methyl-viologen previously reduced with sodium dithionite in the absence of oxygen. HoxH is able to take electrons from previously reduced methyl viologen to combine them with protons (present in the buffer) to produce hydrogen according to the equation H2 <® 2H + + 2e which represents the reaction catalyzed by l hydrogenase. Examples
1. Construction d’un vecteur d’expression de HoxH 1.1. Séquence « simple » de HoxH 1. Construction of a HoxH expression vector 1.1. HoxH "simple" sequence
HoxH correspond à la grande sous-unité comprenant le site actif de la [NiFe]-hydrogénase HoxEFUYH chez Synéchocystis sp. PCC6803. Le numéro d’accession de la protéine dans Genbank est BAA18091.1. Le point isoélectrique théorique de HoxH est de 5,86 pour une masse moléculaire théorique de 52996.53 Daltons. La séquence en nucléotides (1425bp) de HoxH est la suivante et est nommée SEQ ID NO:1 dans le cadre de la présente invention : atgtctaaaaccattgttatcgatcccgttacccggattgaaggccatgccaaaatctccattttcctcaacgaccagg gcaacgtagatgatgttcgtttccatgtggtggagtatcggggttttgaaaaattttgcgaaggtcgtcccatgtggga aatggctggtattaccgcccgtatttgcggcatttgtccggttagccatctgctctgtgcggctaaaaccggggataag ttactggcggtgcaaatccctccagccggggaaaaactgcgccgtttaatgaatttagggcaaattacccaatccc acgccctaagttttttccatctcagcagtcctgattttctgcttggttgggacagtgatcccgctactcgcaatgtgtttggt ttaattgctgctgaccccgatttagctagggcaggtattcggttacggcaatttggccaaacggtaattgaacttttggg agctaaaaaaatccactctgcttggtcagtgcccggtggagtccgatcgccgttgtcggaagaaggcagacaatg gattgtggaccgtttaccagaagcaaaagaaaccgtttatttagccttaaatttgtttaaaaatatgttggaccgcttcc aaacagaagtggcagaatttggcaaatttccctccctatttatgggcttagttgggaaaaataatgaatgggaacatt atggcggctccctgcggtttaccgacagtgaaggcaatattgtcgcggacaatctcagtgaagataattacgctgat tttattggtgaatcggtggaaaaatggtcctatttaaaatttccctactacaaatctctgggttatcccgatggcatttatc gggttggtccccttgcccgccttaatgtttgtcatcacattggcaccccggaagcagaccaagaattagaagaatat cggcaacgggctggaggtgtggccacgtcctctttcttttatcattacgcccgcttggtggaaattcttgcctgtttagaa gccatcgaattgttaatggctgaccctgatattttgtccaaaaattgtcgagctaaggcagaaattaattgtaccgaag cggtgggagtgagcgaagcaccccggggtactttattccaccattacaagatagatgaagatggtctaattaagaa agtgaatttgatcattgccacgggcaacaataacttagccatgaataaaaccgtggcccaaattgccaaacactac attcgcaatcatgatgtgcaagaagggtttttaaaccgggtggaagcgggtattcgttgttatgatccctgccttagttgt tctacccatgcagcgggacaaatgccattgatgatcgatttagttaaccctcagggggaactaattaagtccatcca gcgggattaa HoxH corresponds to the large subunit comprising the active site of [NiFe] -hydrogenase HoxEFUYH in Synechocystis sp. PCC6803. The protein's accession number in Genbank is BAA18091.1. The theoretical isoelectric point of HoxH is 5.86 for a theoretical molecular mass of 52996.53 Daltons. The nucleotide sequence (1425bp) of HoxH is as follows and is called SEQ ID NO: 1 in the context of the present invention: atgtctaaaaccattgttatcgatcccgttacccggattgaaggccatgccaaaatctccattttcctcaacgaccagg gcaacgtagatgatgttcgtttccatgtggtggagtatcggggttttgaaaaattttgcgaaggtcgtcccatgtggga aatggctggtattaccgcccgtatttgcggcatttgtccggttagccatctgctctgtgcggctaaaaccggggataag ttactggcggtgcaaatccctccagccggggaaaaactgcgccgtttaatgaatttagggcaaattacccaatccc acgccctaagttttttccatctcagcagtcctgattttctgcttggttgggacagtgatcccgctactcgcaatgtgtttggt ttaattgctgctgaccccgatttagctagggcaggtattcggttacggcaatttggccaaacggtaattgaacttttggg agctaaaaaaatccactctgcttggtcagtgcccggtggagtccgatcgccgttgtcggaagaaggcagacaatg gattgtggaccgtttaccagaagcaaaagaaaccgtttatttagccttaaatttgtttaaaaatatgttggaccgcttcc aaacagaagtggcagaatttggcaaatttccctccctatttatgggcttagttgggaaaaataatgaatgggaacatt atggcggctccctgcggtttaccgacagtgaaggcaatattgtcgcggacaatctcagtgaagataattacgctgat tttattggtgaatcggtggaaaaatggtcctatttaaaatttccctactacaaatctctgggttatcccgatggcat ttatc gggttggtccccttgcccgccttaatgtttgtcatcacattggcaccccggaagcagaccaagaattagaagaatat cggcaacgggctggaggtgtggccacgtcctctttcttttatcattacgcccgcttggtggaaattcttgcctgtttagaa gccatcgaattgttaatggctgaccctgatattttgtccaaaaattgtcgagctaaggcagaaattaattgtaccgaag cggtgggagtgagcgaagcaccccggggtactttattccaccattacaagatagatgaagatggtctaattaagaa agtgaatttgatcattgccacgggcaacaataacttagccatgaataaaaccgtggcccaaattgccaaacactac attcgcaatcatgatgtgcaagaagggtttttaaaccgggtggaagcgggtattcgttgttatgatccctgccttagttgt tctacccatgcagcgggacaaatgccattgatgatcgatttagttaaccctcagggggaactaattaagtccatcca gcgggattaa
La séquence en acides aminés (474 aa) de HoxH est la suivante et est nommée SEQ ID NO:2 dans le cadre de la présente invention : MSKTIVIDPVTRIEGHAKISIFLNDQGNVDDVRFHVVEYRGFEKFCEGRPMWEMA GITARICGICPVSHLLCAAKTGDKLLAVQIPPAGEKLRRLMNLGQITQSHALSFFHL SSPDFLLGWDSDPATRNVFGLIAADPDLARAGIRLRQFGQTVIELLGAKKIHSAWS VPGGVRSPLSEEGRQWIVDRLPEAKETVYLALNLFKNMLDRFQTEVAEFGKFPSL FMGLVGKNNEWEHYGGSLRFTDSEGNIVADNLSEDNYADFIGESVEKWSYLKFP YYKSLGYPDGIYRVGPLARLNVCHHIGTPEADQELEEYRQRAGGVATSSFFYHYA RLVEILACLEAIELLMADPDILSKNCRAKAEINCTEAVGVSEAPRGTLFHHYKIDED GLIKKVNLIIATGNNNLAMNKTVAQIAKHYIRNHDVQEGFLNRVEAGIRCYDPCLSC STHAAGQMPLMIDLVNPQGELIKSIQRD The amino acid sequence (474 aa) of HoxH is as follows and is named SEQ ID NO: 2 in the context of the present invention: MSKTIVIDPVTRIEGHAKISIFLNDQGNVDDVRFHVVEYRGFEKFCEGRPMWEMA GITARICGICPVSHLLCAAKTGDKLLAVQIPPAGEKLRRLMNLGQITQSHALSFFHL SSPDFLLGWDSDPATRNVFGLIAADPDLARAGIRLRQFGQTVIELLGAKKIHSAWS VPGGVRSPLSEEGRQWIVDRLPEAKETVYLALNLFKNMLDRFQTEVAEFGKFPSL FMGLVGKNNEWEHYGGSLRFTDSEGNIVADNLSEDNYADFIGESVEKWSYLKFP YYKSLGYPDGIYRVGPLARLNVCHHIGTPEADQELEEYRQRAGGVATSSFFYHYA RLVEILACLEAIELLMADPDILSKNCRAKAEINCTEAVGVSEAPRGTLFHHYKIDED GLIKKVNLIIATGNNNLAMNKTVAQIAKHYIRNHDVQEGFLNRVEAGIRCYDPCLSC STHAAGQMPLMIDLVNPQGELIKSIQRD
La figure 1 représente la carte du plasmide pET26b(+) utilisé pour construire le vecteur d’expression de FloxFI par insertion de SEQ ID NO:3 dans pET26b(+). pET26b(+) est un plasmide de 5360pb possédant une origine de réplication pour E. coli, un gène de résistance à la kanamycine, un site de clonage multiple (MCS) contenant de nombreux sites de restriction, le promoteur 77 et le terminateur de transcription T7. Il contient également le gène lad codant pour un répresseur de transcription. Cette répression de la transcription peut être levée par ajout d’IPTG. Figure 1 shows the map of the plasmid pET26b (+) used to construct the FloxFI expression vector by insertion of SEQ ID NO: 3 into pET26b (+). pET26b (+) is a 5360bp plasmid possessing an origin of replication for E. coli, a kanamycin resistance gene, a multiple cloning site (MCS) containing numerous restriction sites, the promoter 77 and the transcription terminator T7. It also contains the lad gene encoding a transcription repressor. This repression of transcription can be removed by adding IPTG.
1.2. Séquence « optimisée » de HoxH 1.2. HoxH "optimized" sequence
Optionnellement, selon un mode de réalisation suivant l’invention, les séquences SEQ ID NO:1 et SEQ ID NO:2 sont optimisées pour l’usage des codons chez E. coli. En particulier, les sites de restriction Ndel ( catatg ) et Blpl ( gctnagc ) sont ajoutés respectivement en début et en fin de la séquence de nucléotides pour le clonage dans le plasmide pET26b(+) et la séquence caccaccaccaccatcac (soulignée ci-dessous) est également ajoutée (séquence codant pour l’étiquette poly-histidines proche de l’extrémité N-terminal de la protéine). La séquence de nucléotides optimisée (1453bp) est la suivante et est nommée SEQ ID NO:3 dans le cadre de la présente invention : cafafqaqccaccaccaccaccatcacaaaaccatcqtcatcqacccaqtcacccqcatcqaaqqccacqcca aaattagcatttttctgaacgaccagggcaacgtcgacgacgtccgctttcacgttgttgaataccgtggcttcgaaa aattttgtgaaggtcgtccgatgtgggaaatggccggtatcacggcacgtatttgtggaatttgtccggtgagccatct gctgtgtgccgcaaaaaccggagataaactgctggcagtgcagattccgccggcaggtgaaaaactgcgtcgtct gatgaatctgggtcagattacacagtcgcatgcactgtctttctttcatctgagtagcccagattttctgctggggtggg atagcgacccggcaacacgtaatgtgtttggtctgattgcggctgatccggatctggcgcgtgccggtattcgtctgc gtcagtttggtcagacagttattgagctgctgggggcgaaaaagattcatagtgcatggtctgtgccgggtggtgttc gtagtccgctgagtgaagaaggtcgtcagtggattgttgatcgtctgccggaggcaaaagaaacggtctatctggc actgaatctgtttaaaaatatgctggatcgtttccagacagaagttgcagaatttggaaaatttccgtcactgtttatgg gtctggttggtaaaaataatgaatgggaacactatggtggtagcctgcgtttcacggactctgaaggtaatattgttgc ggataatctgagcgaagacaattatgcagattttatcggtgaaagtgtggaaaaatggagctatctgaaatttccgta ttacaaaagcctgggctatccggatgggatctaccgtgttggaccgctggcacgtctgaacgtttgtcatcatattggt accccggaagcagatcaggaactggaagaatatcgtcagcgtgcgggtggtgttgcgactagcagctttttttatca ttatgcacgtctggttgaaattctggcctgtctggaggcaattgaactgctgatggcagatcctgatattctgtctaaaa attgtcgtgcaaaagcagaaattaactgtaccgaggcagttggtgttagtgaggcgccgcgtggtaccctgtttcatc actataaaattgacgaagatggtctgattaaaaaggttaatctgattatcgcaaccggtaacaataatctggcaatg aataaaaccgttgcacagattgcaaaacactacattcgcaaccacgatgttcaggaagggtttctgaatcgtgtag aagccggcattcgctgttatgatccgtgtctgagctgtagcacccatgcagcaggtcagatgcctctgatgattgacc tggttaatccgcagggtgagctgattaaaagcattcagcgtgattaagcigagc Optionally, according to an embodiment according to the invention, the sequences SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2 are optimized for the use of codons in E. coli. In particular, the Ndel (catatg) and Blpl (gctnagc) restriction sites are added respectively at the start and at the end of the nucleotide sequence for cloning into the plasmid pET26b (+) and the caccaccaccatcac sequence (underlined below) is also added (sequence encoding the poly-histidine tag near the N-terminal end of the protein). The optimized nucleotide sequence (1453bp) is as follows and is named SEQ ID NO: 3 in the context of the present invention: cafafqaqccaccaccaccaccatcacaaaaccatcqtcatcqacccaqtcacccqcatcqaaqqccacqcca aaattagcatttttctgaacgaccagggcaacgtcgacgacgtccgctttcacgttgttgaataccgtggcttcgaaa aattttgtgaaggtcgtccgatgtgggaaatggccggtatcacggcacgtatttgtggaatttgtccggtgagccatct gctgtgtgccgcaaaaaccggagataaactgctggcagtgcagattccgccggcaggtgaaaaactgcgtcgtct gatgaatctgggtcagattacacagtcgcatgcactgtctttctttcatctgagtagcccagattttctgctggggtggg atagcgacccggcaacacgtaatgtgtttggtctgattgcggctgatccggatctggcgcgtgccggtattcgtctgc gtcagtttggtcagacagttattgagctgctgggggcgaaaaagattcatagtgcatggtctgtgccgggtggtgttc gtagtccgctgagtgaagaaggtcgtcagtggattgttgatcgtctgccggaggcaaaagaaacggtctatctggc actgaatctgtttaaaaatatgctggatcgtttccagacagaagttgcagaatttggaaaatttccgtcactgtttatgg gtctggttggtaaaaataatgaatgggaacactatggtggtagcctgcgtttcacggactctgaaggtaatattgttgc ggataatctgagcgaagacaattatgcagattttatcggtgaaagtgtggaaaaatggagctatctgaaatttccgta ttacaaaagcctgggctatccggatgggatctaccgtgttggaccgctggcacgtctgaacgtttgtcatcatattggt accccggaagcagatcaggaactggaagaatatcgtcagcgtgcgggtggtgttg cgactagcagctttttttatca ttatgcacgtctggttgaaattctggcctgtctggaggcaattgaactgctgatggcagatcctgatattctgtctaaaa attgtcgtgcaaaagcagaaattaactgtaccgaggcagttggtgttagtgaggcgccgcgtggtaccctgtttcatc actataaaattgacgaagatggtctgattaaaaaggttaatctgattatcgcaaccggtaacaataatctggcaatg aataaaaccgttgcacagattgcaaaacactacattcgcaaccacgatgttcaggaagggtttctgaatcgtgtag aagccggcattcgctgttatgatccgtgtctgagctgtagcacccatgcagcaggtcagatgcctctgatgattgacc tggttaatccgcagggtgagctgattaaaagcattcagcgtgattaagcigagc
La séquence en acides aminés (480 aa) optimisée est la suivante et est nommée SEQ ID N0:4 dans le cadre de la présente invention : The optimized amino acid sequence (480 aa) is as follows and is named SEQ ID NO: 4 in the context of the present invention:
MSHHHHHHKTIVIDPVTRIEGHAKISIFLNDQGNVDDVRFHVVEYRGFEKFCEGRP MWEMAGITARICGICPVSHLLCAAKTGDKLLAVQIPPAGEKLRRLMNLGQITQSHA LSFFHLSSPDFLLGWDSDPATRNVFGLIAADPDLARAGIRLRQFGQTVIELLGAKKI HSAWSVPGGVRSPLSEEGRQWIVDRLPEAKETVYLALNLFKNMLDRFQTEVAEF GKFPSLFMGLVGKNNEWEHYGGSLRFTDSEGNIVADNLSEDNYADFIGESVEKW SYLKFPYYKSLGYPDGIYRVGPLARLNVCHHIGTPEADQELEEYRQRAGGVATSS FFYHYARLVEILACLEAIELLMADPDILSKNCRAKAEINCTEAVGVSEAPRGTLFHH YKIDEDGLIKKVNLIIATGNNNLAMNKTVAQIAKHYIRNHDVQEGFLNRVEAGIRCY DPCLSCSTHAAGQMPLMIDLVNPQGELIKSIQRD MSHHHHHHKTIVIDPVTRIEGHAKISIFLNDQGNVDDVRFHVVEYRGFEKFCEGRP MWEMAGITARICGICPVSHLLCAAKTGDKLLAVQIPPAGEKLRRLMNLGQITQSHA LSFFHLSSPDFLLGWDSDPATRNVFGLIAADPDLARAGIRLRQFGQTVIELLGAKKI HSAWSVPGGVRSPLSEEGRQWIVDRLPEAKETVYLALNLFKNMLDRFQTEVAEF GKFPSLFMGLVGKNNEWEHYGGSLRFTDSEGNIVADNLSEDNYADFIGESVEKW SYLKFPYYKSLGYPDGIYRVGPLARLNVCHHIGTPEADQELEEYRQRAGGVATSS FFYHYARLVEILACLEAIELLMADPDILSKNCRAKAEINCTEAVGVSEAPRGTLFHH YKIDEDGLIKKVNLIIATGNNNLAMNKTVAQIAKHYIRNHDVQEGFLNRVEAGIRCY DPCLSCSTHAAGQMPLMIDLVNPQGELIKSIQRD
Le plasmide pET26b(+) est utilisé pour construire le vecteur d’expression de HoxH par insertion de SEQ ID NO:3 dans pET26b(+). Plasmid pET26b (+) is used to construct the HoxH expression vector by inserting SEQ ID NO: 3 into pET26b (+).
La figure 2 montre l’analyse de la digestion du vecteur d’expression pET26b(+) + HoxH (SEQ ID NO:3) par les enzymes de restrictions Ndel et Blpl. Deux fragments d’ADN à environ 5300pb (pET26b(+) linéarisé) et à environ 1500pb (séquence HoxH excisé du plasmide pET26b(+)) sont mis en évidence. Ceci confirme la présence de la séquence HoxH d’intérêt dans le vecteur d’expression pET26b(+). FIG. 2 shows the analysis of the digestion of the expression vector pET26b (+) + HoxH (SEQ ID NO: 3) by the restriction enzymes Ndel and Blpl. Two DNA fragments at approximately 5300 bp (linearized pET26b (+)) and at approximately 1500 bp (HoxH sequence excised from the plasmid pET26b (+)) are demonstrated. This confirms the presence of the HoxH sequence of interest in the expression vector pET26b (+).
2. Construction du vecteur d’expression d’au moins un facteur de maturation 2. Construction of the expression vector of at least one maturation factor
Au moins les facteurs de maturation suivants sont considérés dans le cadre de la présente invention : HypA, HypB, HypC, HypD, HypE, HypF et HoxW. At least the following ripening factors are considered within the scope of the present invention: HypA, HypB, HypC, HypD, HypE, HypF and HoxW.
HypA est une protéine d’expression/formation de la [NiFe]- hydrogenase FloxEFUYFI chez Synéchocystis sp. PCC6803. Le numéro d’accession de la protéine dans Genbank est BAA18357.1. Le point isoélectrique théorique de HypA est de 4,94 pour une masse moléculaire théorique : 12773,47 Daltons. La séquence en nucléotides (342bp) de HypA est la suivante et est nommée SEQ ID NO:5 dans le cadre de la présente invention : atgcacgaagttagtctgatggagcaaactttggcgatcgccattgcccaggcggaagaccatggagccagcca aatccatcgtttaaccctgcgggtggggcaacagtctggggtggtggccgatgccctacggtttgcgtttgaagtggt gcgacaaaataccatggccgccgaggcgagattggaaattgaagaaattcccgttacctgtcgttgccaacactg ccacgaaaattttcagccagaggattggatttaccgctgtccccactgcgaccagattagccaaacagtaatggat ggcaaacagttggaactagcatccctagaactgagttga HypA is a FloxEFUYFI [NiFe] hydrogenase expression / formation protein in Synéchocystis sp. PCC6803. The protein's accession number in Genbank is BAA18357.1. The theoretical isoelectric point of HypA is 4.94 for a theoretical molecular mass: 12,773.47 Daltons. The nucleotide sequence (342bp) of Hypa is as follows and is called SEQ ID NO: 5 in the context of the present invention: atgcacgaagttagtctgatggagcaaactttggcgatcgccattgcccaggcggaagaccatggagccagcca aatccatcgtttaaccctgcgggtggggcaacagtctggggtggtggccgatgccctacggtttgcgtttgaagtggt gcgacaaaataccatggccgccgaggcgagattggaaattgaagaaattcccgttacctgtcgttgccaacactg ccacgaaaattttcagccagaggattggatttaccgctgtccccactgcgaccagattagccaaacagtaatggat ggcaaacagttggaactagcatccctagaactgagttga
La séquence en acides aminés (113 aa) de HypA est la suivante et est nommée SEQ ID NO:6 dans le cadre de la présente invention : The amino acid sequence (113 aa) of HypA is as follows and is named SEQ ID NO: 6 in the context of the present invention:
MHEVSLMEQTLAIAIAQAEDHGASQIHRLTLRVGQQSGVVADALRFAFEVVRQNTMHEVSLMEQTLAIAIAQAEDHGASQIHRLTLRVGQQSGVVADALRFAFEVVRQNT
MAAEARLEIEEIPVTCRCQHCHENFQPEDWIYRCPHCDQISQTVMDGKQLELASLMAAEARLEIEEIPVTCRCQHCHENFQPEDWIYRCPHCDQISQTVMDGKQLELASL
ELS ELS
HypB est une protéine d’expression/formation de la [NiFe]- hydrogènase HoxEFUYH chez Synéchocystis sp. PCC6803. Le numéro d’accession de la protéine dans Genbank est BAA18312.1. Le point isoélectrique théorique de HyB est de 5,75 pour une masse moléculaire théorique : 31242,97 Daltons. La séquence en nucléotides (858bp) de HypB est la suivante et est nommée SEQ ID NO:7 dans le cadre de la présente invention : atgtgccaaaactgcggttgtagtgcggtgggaaccgttgcccatagccaccatcaccatggcgatggaaattttgc ccacagccatgatgaccatgaccagcaagaacatcatcaccaccatggcaactacagcaaaagtccaagtcag cagactgtgaccattgaacccgatcgccagtccattgccattggccaaggcattctcagcaagaatgaccgcctag cggaaaggaatcggggctatttccaggctaagggcttactggtgatgaatttcctctcttctcccggagccggtaaaa ctgctctgatcgaaaaaatggtcggcgatcgacaaaaagaccatcccaccgccgtcattgtgggggatttagcca ccgataacgatgcccaacgtctccgcagtgccggggcgatcgccattcaggtcaccacaggaaatatttgccatct ggaagcggaaatggtggccaaggcggcccaaaagttagatttagacaatatcgatcaattgatcattgaaaatgtt ggtaatttggtttgccccaccacctatgatctaggggaagatttacgggtcgtattattttccgtcacagaaggggagg ataaaccccttaaatatcccgccaccttcaaatcagcccaggttattttagtcaccaaacaggacattgccgccgca gtggattttgatgcagagctggcttggcaaaacctacggcaagtggccccccaagcccaaatttttgcagtgtctgc ccgcacggggaaaggattgcagtcctggtatgagtatttggatcaatggcaactccaacactattcgccgttggttg atccagcattggcctaa HypB is a [NiFe] - HoxEFUYH hydrogenase expression / formation protein in Synechocystis sp. PCC6803. The accession number of the protein in Genbank is BAA18312.1. The theoretical isoelectric point of HyB is 5.75 for a theoretical molecular mass: 31,242.97 Daltons. The nucleotide sequence (858bp) of HYPB is as follows and is called SEQ ID NO: 7 in the context of the present invention: atgtgccaaaactgcggttgtagtgcggtgggaaccgttgcccatagccaccatcaccatggcgatggaaattttgc ccacagccatgatgaccatgaccagcaagaacatcatcaccaccatggcaactacagcaaaagtccaagtcag cagactgtgaccattgaacccgatcgccagtccattgccattggccaaggcattctcagcaagaatgaccgcctag cggaaaggaatcggggctatttccaggctaagggcttactggtgatgaatttcctctcttctcccggagccggtaaaa ctgctctgatcgaaaaaatggtcggcgatcgacaaaaagaccatcccaccgccgtcattgtgggggatttagcca ccgataacgatgcccaacgtctccgcagtgccggggcgatcgccattcaggtcaccacaggaaatatttgccatct ggaagcggaaatggtggccaaggcggcccaaaagttagatttagacaatatcgatcaattgatcattgaaaatgtt ggtaatttggtttgccccaccacctatgatctaggggaagatttacgggtcgtattattttccgtcacagaaggggagg ataaaccccttaaatatcccgccaccttcaaatcagcccaggttattttagtcaccaaacaggacattgccgccgca gtggattttgatgcagagctggcttggcaaaacctacggcaagtggccccccaagcccaaatttttgcagtgtctgc ccgcacggggaaaggattgcagtcctggtatgagtatttggatcaatggcaactccaacactattcgccgttggttg atccagcattggcctaa
La séquence en acides aminés (285 aa) de HypB est la suivante et est nommée SEQ ID N0:8 dans le cadre de la présente invention : The amino acid sequence (285 aa) of HypB is as follows and is named SEQ ID NO: 8 in the context of the present invention:
MCQNCGCSAVGTVAHSHHHHGDGNFAHSHDDHDQQEHHHHHGNYSKSPSQQ TVTIEPDRQSIAIGQGILSKNDRLAERNRGYFQAKGLLVMNFLSSPGAGKTALIEK MVGDRQKDHPTAVIVGDLATDNDAQRLRSAGAIAIQVTTGNICHLEAEMVAKAAQ KLDLDNIDQLIIENVGNLVCPTTYDLGEDLRVVLFSVTEGEDKPLKYPATFKSAQVI LVTKQDIAAAVDFDAELAWQNLRQVAPQAQIFAVSARTGKGLQSWYEYLDQWQL QHYSPLVDPALA MCQNCGCSAVGTVAHSHHHHGDGNFAHSHDDHDQQEHHHHHGNYSKSPSQQ TVTIEPDRQSIAIGQGILSKNDRLAERNRGYFQAKGLLVMNFLSSPGAGKTALIEK MVGDRQKDHPTAVIVGDLATDNDAQRLRSAGAIAIQVTTGNICHLEAEMVAKAAQ KLDLDNIDQLIIENVGNLVCPTTYDLGEDLRVVLFSVTEGEDKPLKYPATFKSAQVI LVTKQDIAAAVDFDAELAWQNLRQVAPQAQIFAVSARTGKGLQSWYEYLDQWQL QHYSPLVDPALA
FlypC est une protéine d’expression/formation de la [NiFe]- hydrogenase FloxEFUYFI chez Synéchocystis sp. PCC6803. Le numéro d’accession de la protéine dans Genbank est BAA18180.1. Le point isoélectrique théorique de HypC est de 4,20 pour une masse moléculaire théorique : 7987,42 Daltons. La séquence en nucléotides (231 bp) de HypC est la suivante et est nommée SEQ ID NO:9 dans le cadre de la présente invention : atgtgtctagccctacctggccaggttgtcagtttaatgcccaactccgatcccctgttactgacgggaaaggttagct ttgggggcatcattaaaaccattagccttgcctacgtacccgaggttaaggtgggggattacgtgattgtccatgtgg gctttgccattagcattgtggacgaagaggcggcccaggaaactttgatagacttggcagaaatgggagtttaa La séquence en acides aminés (76 aa) de HypC est la suivante et est nommée SEQ ID NO:10 dans le cadre de la présente invention : FlypC is an expression / formation protein of [NiFe] - FloxEFUYFI hydrogenase in Synéchocystis sp. PCC6803. The accession number of the protein in Genbank is BAA18180.1. The theoretical isoelectric point of HypC is 4.20 for a theoretical molecular mass: 7987.42 Daltons. The nucleotide sequence (231 bp) of HypC is as follows and is named SEQ ID NO: 9 in the context of the present invention: atgtgtctagccctacctggccaggttgtcagtttaatgcccaactccgatcccctgttactgacgggaaaggttagct ttgggggcatcattaaaaccattagccttgcctacgtacccgaggttaaggtgggggattacgtgattgtccatgtgg gctttgccattagcattgtggacgaagaggcggcccaggaaactttgatagacttggcagaaatgggagtttaa The amino acid sequence (76 aa) of HypC is as follows and is called SEQ ID NO: 10 in the context of the present invention:
MCLALPGQVVSLMPNSDPLLLTGKVSFGGIIKTISLAYVPEVKVGDYVIVHVGFAISIMCLALPGQVVSLMPNSDPLLLTGKVSFGGIIKTISLAYVPEVKVGDYVIVHVGFAISI
VDEEAAQETLIDLAEMGV VDEEAAQETLIDLAEMGV
FlypD est une protéine d’expression/formation de la [NiFe]- hydrogènase FloxEFUYFI chez Synéchocystis sp. PCC6803. Le numéro d’accession de la protéine dans Genbank est BAA16622.1. Le point isoélectrique théorique de HypD est de 6,31 pour une masse moléculaire théorique de 40632,94 Daltons. La séquence en nucléotides (1125bp) de HypD est la suivante et est nommée SEQ ID NO:11 dans le cadre de la présente invention : atgaaatacgttgatgaatatcgggatgcccaggcggtggcccattaccgtcaggcgatcgccagggagataacc aaaccttggacgctgatggagatttgcggcggccagacccacagcattgtcaaatatggcttggatgctttgttgccg aagaatttgactctgatccatggtcccggctgtcctgtgtgcgtcactccgatggaattaattgaccaggctttgtggtta gctaagcaaccggagatcattttttgttcctttggcgatatgttgcgggtgcccggcagtggggcggatttgctgagca ttaaagcccagggcggcgatgtgcgcattgtctattctcctttggattgtttggcgatcgccagggagaatcctaatcg ggaagtggtatttttcggagtaggttttgaaactacagcccctgccacggccatgactctccaccaagctagggccc agggaattagcaatttcagtttactttgcgcccatgtattggtgcccccggctatggaggctttattaggcaatcccaatt ccctcgtgcagggctttttggcggcagggcatgtctgtacggtgaccggggaaagggcctatcaacatatcgctga aaaataccaagtacccattgtcatcactggctttgaacctgtggatattatgcagggcatctttgcctgtgtgcgccaa ctggagtcgggacaattcacctgcaacaatcaatatcggcgatcggtccaaccccagggcaatgcccatgctcag aaaattattgaccaagtgtttgagccagtcgatcgccattggcggggtttgggattaattccggccagcggtttgggttt aaggccagcatttgccccctgggatgccgcagttaaattcgccaatttattgcaaaccatggccccaacgatggga gaaacagtgtgtattagcggggaaattttacagggacaacggaagcccagcgattgtccagcctttggtactatctg caccccagaacaacccttgggggctcccatggtttcctcggaaggagcctgtgccgcctattaccgttatcgccaac aattaccggaaccagtgggagcggccagagtttag FlypD is a FloxEFUYFI [NiFe] hydrogenase expression / formation protein in Synechocystis sp. PCC6803. The protein's accession number in Genbank is BAA16622.1. The theoretical isoelectric point of HypD is 6.31 for a theoretical molecular mass of 40,632.94 Daltons. The nucleotide sequence (1125bp) of HYPD is as follows and is called SEQ ID NO: 11 in the context of the present invention: atgaaatacgttgatgaatatcgggatgcccaggcggtggcccattaccgtcaggcgatcgccagggagataacc aaaccttggacgctgatggagatttgcggcggccagacccacagcattgtcaaatatggcttggatgctttgttgccg aagaatttgactctgatccatggtcccggctgtcctgtgtgcgtcactccgatggaattaattgaccaggctttgtggtta gctaagcaaccggagatcattttttgttcctttggcgatatgttgcgggtgcccggcagtggggcggatttgctgagca ttaaagcccagggcggcgatgtgcgcattgtctattctcctttggattgtttggcgatcgccagggagaatcctaatcg ggaagtggtatttttcggagtaggttttgaaactacagcccctgccacggccatgactctccaccaagctagggccc agggaattagcaatttcagtttactttgcgcccatgtattggtgcccccggctatggaggctttattaggcaatcccaatt ccctcgtgcagggctttttggcggcagggcatgtctgtacggtgaccggggaaagggcctatcaacatatcgctga aaaataccaagtacccattgtcatcactggctttgaacctgtggatattatgcagggcatctttgcctgtgtgcgccaa ctggagtcgggacaattcacctgcaacaatcaatatcggcgatcggtccaaccccagggcaatgcccatgctcag has aaaattattgaccaagtgtttgagccagtcgatcgccattggcggggtttgggattaattccggccagcggtttgggttt aggccagcatttgccccctgggatgccgcagttaaattcgccaatttattgcaaaccatggccccaacgatggga gaaacagtgtgtattagcggggaaattttacagggacaacggaagcccagcgattgtccagcctttggtactatctg caccccagaacaacccttgggggctcccatggtttcctcggaaggagcctgtgccgcctattaccgttatcgccaac aattaccggaaccagtgggagcggccagagtttag
La séquence en acides aminés (374 aa) de HypD est la suivante et est nommée SEQ ID NO:12 dans le cadre de la présente invention : MKYVDEYRDAQAVAHYRQAIAREITKPWTLMEICGGQTHSIVKYGLDALLPKNLTL IHGPGCPVCVTPMELIDQALWLAKQPEIIFCSFGDMLRVPGSGADLLSIKAQGGDV RIVYSPLDCLAIARENPNREVVFFGVGFETTAPATAMTLHQARAQGISNFSLLCAH VLVPPAMEALLGNPNSLVQGFLAAGHVCTVTGERAYQHIAEKYQVPIVITGFEPVD IMQGIFACVRQLESGQFTCNNQYRRSVQPQGNAHAQKIIDQVFEPVDRHWRGLG LIPASGLGLRPAFAPWDAAVKFANLLQTMAPTMGETVCISGEILQGQRKPSDCPA FGTICTPEQPLGAPMVSSEGACAAYYRYRQQLPEPVGAARV The amino acid sequence (374 aa) of HypD is as follows and is named SEQ ID NO: 12 in the context of the present invention: MKYVDEYRDAQAVAHYRQAIAREITKPWTLMEICGGQTHSIVKYGLDALLPKNLTL IHGPGCPVCVTPMELIDQALWLAKQPEIIFCSFGDMLRVPGSGADLLSIKAQGGDV RIVYSPLDCLAIARENPNREVVFFGVGFETTAPATAMTLHQARAQGISNFSLLCAH VLVPPAMEALLGNPNSLVQGFLAAGHVCTVTGERAYQHIAEKYQVPIVITGFEPVD IMQGIFACVRQLESGQFTCNNQYRRSVQPQGNAHAQKIIDQVFEPVDRHWRGLG LIPASGLGLRPAFAPWDAAVKFANLLQTMAPTMGETVCISGEILQGQRKPSDCPA FGTICTPEQPLGAPMVSSEGACAAYYRYRQQLPEPVGAARV
FlypE est une protéine d’expression/formation de la [NiFe]- hydrogènase FloxEFUYFI chez Synéchocystis sp. PCC6803. Le numéro d’accession de la protéine dans Genbank est BAA17478.1. Le point isoélectrique théorique de HypE est de 4,93 pour une masse moléculaire théorique de 36425,60 Daltons. La séquence en nucléotides (1038bp) de HypE est la suivante et est nommée SEQ ID NO:13 dans le cadre de la présente invention : gtgaacttagtctgtcccgttccccttgatcgttatccccaggtactgttagcccacggcggcggcggtaagttgagcc aacaattacttaagcaaatttttttaccggcctttggcgcttctgaaacgggtagtcatgatgcggcggtttttactgcca accaaagttctttagctttcaccaccgactcctatgtgatcaatcccctcttttttcctgggggcgatattggttctttggca gtccacggcaccgttaatgacctagccatggccggcgcaacccctcgctatatcagcgttggttttatcctcgaaga aggattgcccatggagaccctctggcgggtggcccaatccctagggcaagcggcccaaaactgtggggtggaa attcttaccggtgataccaaagtggtggaccggggtaagggagacggcattttcatcaacaccagcggcattggtt ccctcgaccatcaacaaactatccatcccaatcaggtacaggtaggcgatcgcctaattttgagcggtgatttggga cgtcatggcatggccattatggcagtgcgccaaggattagaatttgaaaccaccattgaaagtgattcggccccggt tcacagagaagtgcaggcattattgtcggcagggatcccaatccattgtctgcgggatttaaccagggggggatta gccagtgcggttaatgaaattgcccaaacttccggggtaaccatggctttacgagaaacgttaatcccggtggagg ccgaagtacaagccgcctgtgaactgttgggttttgaccccctctatgtggccaatgagggaagattcctggccattg tgcccccggaagcagaacagaagaccgtggaaattttgcaaactttccatccccaagctacggcgatcggtaca gtaacaggcaaaagtgcacaaaccttggggttagtcagtttggaaagttccattggtgccccccggttgctagacat gatcagtggggagcaattaccccgtatttgttag FlypE is a FloxEFUYFI [NiFe] hydrogenase expression / formation protein in Synechocystis sp. PCC6803. The protein's accession number in Genbank is BAA17478.1. The theoretical isoelectric point of HypE is 4.93 for a theoretical molecular mass of 36425.60 Daltons. The nucleotide sequence (1038bp) of hype is as follows and is called SEQ ID NO: 13 in the context of the present invention: gtgaacttagtctgtcccgttccccttgatcgttatccccaggtactgttagcccacggcggcggcggtaagttgagcc aacaattacttaagcaaatttttttaccggcctttggcgcttctgaaacgggtagtcatgatgcggcggtttttactgcca accaaagttctttagctttcaccaccgactcctatgtgatcaatcccctcttttttcctgggggcgatattggttctttggca gtccacggcaccgttaatgacctagccatggccggcgcaacccctcgctatatcagcgttggttttatcctcgaaga aggattgcccatggagaccctctggcgggtggcccaatccctagggcaagcggcccaaaactgtggggtggaa attcttaccggtgataccaaagtggtggaccggggtaagggagacggcattttcatcaacaccagcggcattggtt ccctcgaccatcaacaaactatccatcccaatcaggtacaggtaggcgatcgcctaattttgagcggtgatttggga cgtcatggcatggccattatggcagtgcgccaaggattagaatttgaaaccaccattgaaagtgattcggccccggt tcacagagaagtgcaggcattattgtcggcagggatcccaatccattgtctgcgggatttaaccagggggggatta gccagtgcggttaatgaaattgcccaaacttccggggtaaccatggctttacgagaaacgttaatcccggtggagg ccgaagtacaagccgcctgtgaactgttgggttttgaccccctctatgtggccaatgagggaagattcctggccattg tgcccccg gaagcagaacagaagaccgtggaaattttgcaaactttccatccccaagctacggcgatcggtaca gtaacaggcaaaagtgcacaaaccttggggttagtcagtttggaaagttccattggtgccccccggttgctagacat gatcagtggggagcaattacccttag
La séquence en acides aminés (345 aa) de HypE est la suivante et est nommée SEQ ID N0:14 dans le cadre de la présente invention : MNLVCPVPLDRYPQVLLAHGGGGKLSQQLLKQIFLPAFGASETGSHDAAVFTAN QSSLAFTTDSYVINPLFFPGGDIGSLAVHGTVNDLAMAGATPRYISVGFILEEGLP METLWRVAQSLGQAAQNCGVEILTGDTKVVDRGKGDGIFINTSGIGSLDHQQTIH PNQVQVGDRLILSGDLGRHGMAIMAVRQGLEFETTIESDSAPVHREVQALLSAGI PIHCLRDLTRGGLASAVNEIAQTSGVTMALRETLIPVEAEVQAACELLGFDPLYVA NEGRFLAIVPPEAEQKTVEILQTFHPQATAIGTVTGKSAQTLGLVSLESSIGAPRLL DMISGEQLPRIC The amino acid sequence (345 aa) of HypE is as follows and is named SEQ ID N0: 14 in the context of the present invention: MNLVCPVPLDRYPQVLLAHGGGGGKLSQQLLKQIFLPAFGASETGSHDAAVFTAN QSSLAFTTDSYVINPLFFPGGDIGSLAVGFEGTVNDILE METLWRVAQSLGQAAQNCGVEILTGDTKVVDRGKGDGIFINTSGIGSLDHQQTIH PNQVQVGDRLILSGDLGRHGMAIMAVRQGLEFETTIESDSAPVHREVQALLSAGI PIHCLRDLTRGGLASAVNEIAQTSGVTMALRETLIPVEAEVQAACELLGFDPLYVA NEGRFLAIVPPEAEQKTVEILQTFHPQATAIGTVTGKSAQTLGLVSLESSIGAPRLL DMISGEQLPRIC
FlypF est une protéine d’expression/formation de la [NiFe]- hydrogènase FloxEFUYFI chez Synéchocystis sp. PCC6803. Le numéro d’accession de la protéine dans Genbank est BAA10154.1. Le point isoélectrique théorique de FlypF est de 8,19 pour une masse moléculaire théorique de 85358,25 Daltons. La séquence en nucléotides (2304bp) de HypF est la suivante et est nommée SEQ ID NO:15 dans le cadre de la présente invention : atgttaaaaaccgttgccatacaggtccagggaagggtgcaaggagtgggttttcgtccctttgtttatacccttgccc aggaaatgggactgaatggttgggtgaataattccactcaaggagctaccgttgtcattaccgccgacgaaaagg cgatcgccgactttacggagagattaacgaagacattacctccccctggtttgattgaacaattagccgttgaacagt taccgctggaaagttttactaactttactatccgccccagtagtgatggccctaaaactgcgagtattttacccgatttat ccacttgttccgcctgcttaacagaactatttgaccctagcgatcgccgttatctttacccctttattaactgtacccattg cggtccccgctacaccattattgaagccctaccttacgaccgttgtcgtaccaccatggctaggtttcgccaatgtacc gactgtgaaagggaatataagcaaccaggcgatagacgcttccatgcccaacctaatgcctgtcctcgctgtggc ccccaactggctttttggaaccgacaaggccaagtaattgcagaagcaaatgaagctttaaactttgctgtagataa tttaaaagtcggcaatattatcgctattaaaggcttaggtggcttccatttgtgttgtgatgccactgattttgaagctgtg gaaaaattaagattaaggaaacatcgaccggataaacctttggcggtaatgtatggtaatcttggtcaaattgtgga gcattaccaacctaataatctagaagttgaattgttacaaagtgccgccgcccctattgtgttattaaacaaaaaaaa acaattaattttggtggaaaatattgccccaggcaacccccgagtcggcgtaatgttagcctatactcctttgcatcac ttattactaaaaaaattaaagaaacccatggtagctaccagtggtaacttagctggggagcaaatttgcattgataat attgacgctttaacccggttacaaaatattgctgacggttttctcgttcatgatcgcccgattgtttgtccagtggatgattc cgttgtccaaatagtagctgggaagccattatttttgcgtcgagcccggggttacgctcctcaacccattactttacca aagcctactcaaaaaaaactattggcgatgggaggtcattataaaaatacagtggcgatcgccaaacaaaatca agcttacgtcagccaacatttgggcgatttgaattctgctcccacctaccaaaattttgaagaagccattgcccattta agccagctatacgatttctctccccaggaaattgttgcagatttacaccctgattatttcagtcatcaatatgctgaaaa ccaagctttgcctgtcacttttgtgcagcatcactatgctcatattttagcggttatggcggaacatggagttatggagg agtccgtgttaggtattgcttgggatggcactggctacggcatggacggtactatttgggggggagaatttttaaaaat cacccaaggtacttggcagagaattgctcatctacaaccatttcatttattaggtaatcaacaagccattaaatatccc catcggattgctttggcgttgttatggcccacttttggtgatgatttttctgctgattctttaggaaattggttgaatttcaata atgggtttaaaaacaagataaacagcaggttaaatcaggatctaaacaacaaaaatttacgtcaactttggcaac gagggcaagcaccgctcacttcgagtatgggaagattatttgacggtattgcgacactgataggattgattaacgaa gtaacttttgaaggtcaggcggccatagctctggaagctcagattatgccaaatttaactgaggagtattatcctttga ctctaaacaacaaggaaaaaaaattagctgttgattggcgccccttaattaaagctataaccacagaagatagaa gcaaaactaacctaatagccactaaattccacaacagtttagtaaatttaattatcactattgcccaacagcaggga atcgaaaaagttgctctggggggaggttgctttcaaaattgttatttgcttgccagtaccattactgccctcaaaaaag ctggtttttctcctttgtggcccagagaactaccgcccaacgacggtgccatttgcatgggtcaactgttagctaaaatt caggctcggcaatatatctgttaa FlypF is a FloxEFUYFI [NiFe] hydrogenase expression / formation protein in Synéchocystis sp. PCC6803. The accession number of the protein in Genbank is BAA10154.1. The theoretical isoelectric point of FlypF is 8.19 for a theoretical molecular mass of 85358.25 Daltons. The nucleotide sequence (2304bp) of HypF is as follows and is called SEQ ID NO: 15 in the context of the present invention: atgttaaaaaccgttgccatacaggtccagggaagggtgcaaggagtgggttttcgtccctttgtttatacccttgccc aggaaatgggactgaatggttgggtgaataattccactcaaggagctaccgttgtcattaccgccgacgaaaagg cgatcgccgactttacggagagattaacgaagacattacctccccctggtttgattgaacaattagccgttgaacagt taccgctggaaagttttactaactttactatccgccccagtagtgatggccctaaaactgcgagtattttacccgatttat ccacttgttccgcctgcttaacagaactatttgaccctagcgatcgccgttatctttacccctttattaactgtacccattg cggtccccgctacaccattattgaagccctaccttacgaccgttgtcgtaccaccatggctaggtttcgccaatgtacc gactgtgaaagggaatataagcaaccaggcgatagacgcttccatgcccaacctaatgcctgtcctcgctgtggc ccccaactggctttttggaaccgacaaggccaagtaattgcagaagcaaatgaagctttaaactttgctgtagataa tttaaaagtcggcaatattatcgctattaaaggcttaggtggcttccatttgtgttgtgatgccactgattttgaagctgtg gaaaaattaagattaaggaaacatcgaccggataaacctttggcggtaatgtatggtaatcttggtcaaattgtgga gcattaccaacctaataatctagaagttgaattgttacaaagtgccgccgcccctattgtgttattaaacaaaaaaa has acaattaattttggtggaaaatattgccccaggcaacccccgagtcggcgtaatgttagcctatactcctttgcatcac ttattactaaaaaaattaaagaaacccatggtagctaccagtggtaacttagctggggagcaaatttgcattgataat attgacgctttaacccggttacaaaatattgctgacggttttctcgttcatgatcgcccgattgtttgtccagtggatgattc cgttgtccaaatagtagctgggaagccattatttttgcgtcgagcccggggttacgctcctcaacccattactttacca aagcctactcaaaaaaaactattggcgatgggaggtcattataaaaatacagtggcgatcgccaaacaaaatca agcttacgtcagccaacatttgggcgatttgaattctgctcccacctaccaaaattttgaagaagccattgcccattta agccagctatacgatttctctccccaggaaattgttgcagatttacaccctgattatttcagtcatcaatatgctgaaaa ccaagctttgcctgtcacttttgtgcagcatcactatgctcatattttagcggttatggcggaacatggagttatggagg agtccgtgttaggtattgcttgggatggcactggctacggcatggacggtactatttgggggggagaatttttaaaaat cacccaaggtacttggcagagaattgctcatctacaaccatttcatttattaggtaatcaacaagccattaaatatccc catcggattgctttggcgttgttatggcccacttttggtgatgatttttctgctgattctttaggaaattggttgaatttcaata atgggtttaaaaacaagataaacagcaggttaaatcaggatctaaacaacaaaaatttacgtcaactttggcaac gagggcaagcaccgctcacttcgagtatgggaagat tatttgacggtattgcgacactgataggattgattaacgaa gtaacttttgaaggtcaggcggccatagctctggaagctcagattatgccaaatttaactgaggagtattatcctttga ctctaaacaacaaggaaaaaaaattagctgttgattggcgccccttaattaaagctataaccacagaagatagaa gcaaaactaacctaatagccactaaattccacaacagtttagtaaatttaattatcactattgcccaacagcaggga atcgaaaaagttgctctggggggaggttgctttcaaaattgttatttgcttgccagtaccattactgccctcaaaaaag ctggtttttctcctttgtggcccagagaactaccgcccaacgacggtgccatttgcatgggtcaactgttagctaaaatt caggctcggcaatatatctgttaa
La séquence en acides aminés (767 aa) de HypF est la suivante et est nommée SEQ ID NO:16 dans le cadre de la présente invention : mlktvaiqvqgrvqgvgfrpfvytlaqemglngwvnnstqgatvvitadekaiadfterltktlpppglieqlaveqlpl esftnftirpssdgpktasilpdlstcsacltelfdpsdrrylypfincthcgprytiiealpydrcrttmarfrqctdcereyk qpgdrrfhaqpnacprcgpqlafwnrqgqviaeanealnfavdnlkvgniiaikglggfhlccdatdfeaveklrlrkh rpdkplavmygnlgqivehyqpnnlevellqsaaapivllnkkkqlilveniapgnprvgvmlaytplhhlllkklkkp mvatsgnlageqicidnidaltrlqniadgflvhdrpivcpvddsvvqivagkplflrrargyapqpitlpkptqkkllam gghykntvaiakqnqayvsqhlgdlnsaptyqnfeeaiahlsqlydfspqeivadlhpdyfshqyaenqalpvtfv qhhyahilavmaehgvmeesvlgiawdgtgygmdgtiwggeflkitqgtwqriahlqpfhllgnqqaikyphrial allwptfgddfsadslgnwlnfnngfknkinsrlnqdlnnknlrqlwqrgqapltssmgrlfdgiatliglinevtfegqa aialeaqimpnlteeyypltlnnkekklavdwrplikaittedrsktnliatkfhnslvnliitiaqqqgiekvalgggcfqn cyllastitalkkagfsplwprelppndgaicmgqllakiqarqyic The amino acid sequence (767 aa) of HypF is as follows and is called SEQ ID NO: 16 in the context of the present invention: mlktvaiqvqgrvqgvgfrpfvytlaqemglngwvnnstqgatvvitadekaiadfterltktlpppglieqlaveqlpl esftnftirpssdgpktasilpdlstcsacltelfdpsdrrylypfincthcgprytiiealpydrcrttmarfrqctdcereyk qpgdrrfhaqpnacprcgpqlafwnrqgqviaeanealnfavdnlkvgniiaikglggfhlccdatdfeaveklrlrkh rpdkplavmygnlgqivehyqpnnlevellqsaaapivllnkkkqlilveniapgnprvgvmlaytplhhlllkklkkp mvatsgnlageqicidnidaltrlqniadgflvhdrpivcpvddsvvqivagkplflrrargyapqpitlpkptqkkllam gghykntvaiakqnqayvsqhlgdlnsaptyqnfeeaiahlsqlydfspqeivadlhpdyfshqyaenqalpvtfv qhhyahilavmaehgvmeesvlgiawdgtgygmdgtiwggeflkitqgtwqriahlqpfhllgnqqaikyphrial allwptfgddfsadslgnwlnfnngfknkinsrlnqdlnnknlrqlwqrgqapltssmgrlfdgiatliglinevtfegqa aialeaqimpnlteeyypltlnnkekklavdwrplikaittedrsktnliatkfhnslvnliitiaqqqgiekvalgggcfqn cyllastitalkkagfsplwprelppndgaicmgqllakiqarqyic
HoxW est une protéine hypothétique chez Synéchocystis sp. PCC6803. Le numéro d’accession de la protéine dans Genbank est BAA17680.1. Le point isoélectrique théorique de HoxW est de 4,93 pour une masse moléculaire théorique de 17129,53 Daltons. La séquence en nucléotides (474bp) de HoxW est la suivante et est nommée SEQ ID NO:17 dans le cadre de la présente invention : atgccaggccaatccaccaagtccactttaatcatcggttacggcaataccctgcggggggacgacggcgtggg gcgttacctagcggaagaaattgctcagcaaaactggccccattgtggagttatttccacccatcaactcaccccag aattggccgaggcgatcgccgctgtggaccgggtaattttcattgatgcccaactgcaggaatcagcaaacgaac catcggtggaagttgtggccttaaaaaccctggaacccaacgaactgtcaggggatttggggcaccggggtaatc ccagggaactcttgaccctggctaaaattctctacggcgttgaggtaaaggcttggtgggtgttgattccggccttcac ctttgattatggagagaaattgtctcccctgaccgcccgggcccaagccgaagccttagcccagatccgccccttg gtattgggggagagataa La séquence en acides aminés (157 aa) de HoxW est la suivante et est nommée SEQ ID N0:18 dans le cadre de la présente invention : HoxW is a hypothetical protein in Synechocystis sp. PCC6803. The accession number of the protein in Genbank is BAA17680.1. HoxW's theoretical isoelectric point is 4.93 for a theoretical molecular mass of 17129.53 Daltons. The nucleotide sequence (474bp) of HoxW is as follows and is called SEQ ID NO: 17 in the context of the present invention: atgccaggccaatccaccaagtccactttaatcatcggttacggcaataccctgcggggggacgacggcgtggg gcgttacctagcggaagaaattgctcagcaaaactggccccattgtggagttatttccacccatcaactcaccccag aattggccgaggcgatcgccgctgtggaccgggtaattttcattgatgcccaactgcaggaatcagcaaacgaac catcggtggaagttgtggccttaaaaaccctggaacccaacgaactgtcaggggatttggggcaccggggtaatc ccagggaactcttgaccctggctaaaattctctacggcgttgaggtaaaggcttggtgggtgttgattccggccttcac ctttgattatggagagaaattgtctcccctgaccgcccgggcccaagccgaagccttagcccagatccgccccttg gtattgggggagagataa The amino acid sequence (157 aa) of HoxW is as follows and is named SEQ ID NO: 18 in the context of the present invention:
MPGQSTKSTLIIGYGNTLRGDDGVGRYLAEEIAQQNWPHCGVISTHQLTPELAEAI AAVDRVIFIDAQLQESANEPSVEVVALKTLEPNELSGDLGHRGNPRELLTLAKILY GVEVKAWWVLIPAFTFDYGEKLSPLTARAQAEALAQIRPLVLGER MPGQSTKSTLIIGYGNTLRGDDGVGRYLAEEIAQQNWPHCGVISTHQLTPELAEAI AAVDRVIFIDAQLQESANEPSVEVVALKTLEPNELSGDLGHRGNPRELLTLAKILY GVEVKAWWVLIPAFTFDYGEQPLEKLSPLTARA
Optionnellement, selon un mode de réalisation suivant l’invention, l’ensemble des facteurs de maturations FlypA, HypB, FlypC, HypD, HypE, HypF et FloxW sont assemblés sous forme d’une séquence nucléotidique concaténaire (6515bp). Cette séquence nucléotidique comporte le site de restriction Ncol ( CCATGG ) en début de séquence et le site de restriction Avril ( CCTAGG ) en fin de séquence pour réaliser le clonage dans le plasmide pACYCDuet-1 . Cette séquence nucléotidique concaténaire est la suivante et est nommée SEQ ID NO:19 dans le cadre de la présente invention : ccaiggcccacgaagttagcctgatggaacagacgctggccattgccattgcgcaggcggaagaccacggggc gagccaaattcaccgtttaacgctgcgcgttgggcagcagtcgggtgttgttgcagatgcattacgctttgcatttgaa gttgttcgccagaacacaatggctgcagaagcacgtctggaaatcgaggaaattccggttacctgtcgttgtcagca ttgtcatgaaaattttcagccggaggattggatatatagatgtccccattgtgaccagattagtcaaaccgttatggac ggcaaacagctggagttagcaagcctggaactgagctaagcatggaaaggaggtcgttattatgtgccagaactg tgggtgtagcgcggttgggaccgttgcgcatagccaccatcaccacggggatggcaactttgcgcatagccatga cgaccacgaccagcaggagcaccaccaccaccacggtaactattcaaaatcaccatcacagcagaccgtaac catagaaccagacagacaaagcatagcaattggccaaggaattctgagcaaaaacgatcgtctggcagaacg caaccgcggctacttccaggccaaaggtctgttagtaatgaatttcctgagcagcccgggagcaggcaaaaccg cactgatcgaaaaaatggttggtgatcgtcagaaagatcatccgaccgcagttattgttggtgatctggcaaccgat aatgatgcacagcgtctgcgtagcgcaggtgcaattgcaattcaggttaccaccggtaatatttgtcatctggaagc 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attctggttgaaaatattgcaccgggcaatccgcgtgtgggtgttatgctggcatataccccgttacatcacctgttactt aaaaagttaaagaagccgatggttgcaacctccggtaacttagcaggcgaacagatttgtattgacaatattgacg cactgacccgtttacaaaatattgccgacggctttctggttcacgatcgtccgattgtttgtccggttgacgatagtgttgt tcagattgtggcaggtaaaccgttatttttaagaagagcccgcggttatgcaccgcagccgattacccttcctaaacc cacccagaaaaagttattagcaatgggaggccattataaaaataccgttgcaattgcaaagcagaatcaggcata tgtaagccagcatttaggtgatttaaacagcgcaccaacctaccaaaatttcgaagaggcgatagcccatttatcac agctgtatgactttagtccccaggaaattgtcgcagatctgcatccggattactttagccatcagtacgcagaaaacc aagccctgccggtgacgtttgtacagcatcattatgcacatattctggcagttatggcagaacatggtgttatggaag aaagcgttttaggcattgcatgggatggcaccggttatggtatggatggtaccatttggggtggtgaatttctgaaaatt acgcaggggacctggcaaagaattgcacatctgcagccgtttcatctgttagggaatcagcaggcaattaaatatc cgcaccggattgcacttgctctgctgtggccgacattcggggacgattttagcgccgatagtctgggtaattggttaaa ttttaacaacggtttcaagaacaagatcaacagccgtttaaaccaagacttaaataataagaacctgagacaactg 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atcgcccttaacagcacgtgctcaggccgaagcactggcacagattcgtccgctggttctgggggaacgttaaccf agg Optionally, according to one embodiment according to the invention, all of the FlypA, HypB, FlypC, HypD, HypE, HypF and FloxW maturation factors are assembled in the form of a concatenary nucleotide sequence (6515bp). This nucleotide sequence comprises the Ncol restriction site (CCATGG) at the start of the sequence and the Avril restriction site (CCTAGG) at the end of the sequence to carry out the cloning in the plasmid pACYCDuet-1. This nucleotide sequence concaténaire is as follows and is called SEQ ID NO: 19 in the context of the present invention: ccaiggcccacgaagttagcctgatggaacagacgctggccattgccattgcgcaggcggaagaccacggggc gagccaaattcaccgtttaacgctgcgcgttgggcagcagtcgggtgttgttgcagatgcattacgctttgcatttgaa gttgttcgccagaacacaatggctgcagaagcacgtctggaaatcgaggaaattccggttacctgtcgttgtcagca ttgtcatgaaaattttcagccggaggattggatatatagatgtccccattgtgaccagattagtcaaaccgttatggac ggcaaacagctggagttagcaagcctggaactgagctaagcatggaaaggaggtcgttattatgtgccagaactg tgggtgtagcgcggttgggaccgttgcgcatagccaccatcaccacggggatggcaactttgcgcatagccatga cgaccacgaccagcaggagcaccaccaccaccacggtaactattcaaaatcaccatcacagcagaccgtaac catagaaccagacagacaaagcatagcaattggccaaggaattctgagcaaaaacgatcgtctggcagaacg caaccgcggctacttccaggccaaaggtctgttagtaatgaatttcctgagcagcccgggagcaggcaaaaccg cactgatcgaaaaaatggttggtgatcgtcagaaagatcatccgaccgcagttattgttggtgatctggcaaccgat aatgatgcacagcgtctgcgtagcgcaggtgcaattgcaattcaggttaccaccggtaatatttgtcatctggaagc agaaatggttgcaaaagcagcacagaaactgga 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La figure 3 représente la carte du plasmide pACYCDuet-1 utilisé pour construire le vecteur d’expression d’au moins un des facteurs de maturation HypA, HypB, HypC, HypD, HypE, HypF et HoxW par insertion de SEQ ID NO:5 et/ou SEQ ID NO:7 et/ou SEQ ID NO:9 et/ou SEQ ID NO:11 et/ou SEQ ID NO:13 et/ou SEQ ID NO:15 et/ou SEQ ID NO:17 et/ou SEQ ID NO:19 dans pACYCDuet-1. pACYCDuet- 1 est un plasmide de 4008pb, possédant une origine de réplication pour E. coli, un gène de résistance au chloramphénicol, deux sites de clonage multiple (MCS) contenant de nombreux sites de restriction, le promoteur T7 et le terminateur de transcription T7. Il contient également le gène lad codant pour un répresseur de transcription. Cette répression de la transcription peut être levée par ajout d’IPTG. La figure 4 montre l’analyse de la digestion du vecteur d’expression pACYCDuet-1 + HypABCDEFHoxW (séquence concaténaire SEQ ID NO:19) par les enzymes de restrictions Ncol et Hindlll. Deux fragments d’ADN à environ 6000pb et à environ 4000pb sont mis en évidence, comme attendu pour une telle digestion enzymatique du vecteur d’expression pACYCDuet-1 + HypABCDEFHoxW. Ceci confirme la présence de la séquence HypABCDEFHoxW dans le vecteur d’expression pACYCDuet-1 . FIG. 3 represents the map of the plasmid pACYCDuet-1 used to construct the vector for the expression of at least one of the maturation factors HypA, HypB, HypC, HypD, HypE, HypF and HoxW by insertion of SEQ ID NO: 5 and / or SEQ ID NO: 7 and / or SEQ ID NO: 9 and / or SEQ ID NO: 11 and / or SEQ ID NO: 13 and / or SEQ ID NO: 15 and / or SEQ ID NO: 17 and / or SEQ ID NO: 19 in pACYCDuet-1. pACYCDuet- 1 is a 4008bp plasmid, possessing an origin of replication for E. coli, a chloramphenicol resistance gene, two multiple cloning sites (MCS) containing numerous restriction sites, the T7 promoter and the T7 transcription terminator . It also contains the lad gene encoding a transcription repressor. This repression of transcription can be removed by adding IPTG. FIG. 4 shows the analysis of the digestion of the expression vector pACYCDuet-1 + HypABCDEFHoxW (concatenary sequence SEQ ID NO: 19) by the restriction enzymes Ncol and Hindlll. Two DNA fragments at approximately 6000 bp and at approximately 4000 bp are demonstrated, as expected for such an enzymatic digestion of the expression vector pACYCDuet-1 + HypABCDEFHoxW. This confirms the presence of the sequence HypABCDEFHoxW in the expression vector pACYCDuet-1.
3. Introduction des vecteurs d’expressions pET26b(+) + HoxH et pACYCDuet-1 + HypABCDEFHoxW chez E. coli. 3. Introduction of expression vectors pET26b (+) + HoxH and pACYCDuet-1 + HypABCDEFHoxW in E. coli.
Les cellules compétentes BL21 (DE3) d’E. coli ont été utilisées pour l’expression recombinante de la sous-unité HoxH de la [NiFe]-hydrogénase HoxEFUYH de Synéchocystis sp. PCC6803. Ces cellules sont utilisées en routine pour la production de protéine recombinante sous le contrôle du promoteur T7. The competent BL21 (DE3) cells of E. coli were used for the recombinant expression of the HoxH subunit of [NiFe] -hydrogenase HoxEFUYH from Synechocystis sp. PCC6803. These cells are used routinely for the production of recombinant protein under the control of the T7 promoter.
Les deux vecteurs d’expression « pET26b(+) + HoxH » etThe two expression vectors "pET26b (+) + HoxH" and
« pACYCDuet-1 + HypABCDEFHoxW » ont été introduits dans ces cellules par co transformation selon la méthode traditionnelle du choc thermique bien connue de l’homme de métier. Les transformants présentant la double résistance à la kanamycine (50pg/ml) et au chloramphénicol (25pg/ml) ont été conservés sur milieu gélosé à 4°C. "PACYCDuet-1 + HypABCDEFHoxW" were introduced into these cells by co-transformation according to the traditional heat shock method well known to those skilled in the art. Transformants showing dual resistance to kanamycin (50 µg / ml) and chloramphenicol (25 µg / ml) were stored on agar medium at 4 ° C.
4. Vérification de la présence des séquences d’ADN d’intérêts chez E. coli. 4. Verification of the presence of DNA sequences of interest in E. coli.
Il est possible que certaines colonies possèdent les deux plasmides permettant la résistance aux marqueurs de sélections utilisés sans pour autant posséder les séquences d’ADN d’intérêts, à savoir HoxH et HypABCDEFHoxW. Par conséquent, il est important de vérifier la présence de ces séquences d’ADN d’intérêts. Une expérience, bien connue de l’homme de métier et consistant en une extraction de l’ADN plasmidique de la colonie suivie par une digestion enzymatique de cet ADN plasmidique par les enzymes de restrictions utilisés lors de l’insertion des séquences d’ADN d’intérêts dans les plasmides, a été réalisé. It is possible that certain colonies possess the two plasmids allowing resistance to the selection markers used without however possessing the DNA sequences of interest, namely HoxH and HypABCDEFHoxW. Therefore, it is important to verify the presence of these DNA sequences of interest. An experiment, well known to those skilled in the art and consisting of an extraction of the plasmid DNA from the colony followed by an enzymatic digestion of this plasmid DNA by the restriction enzymes used during the insertion DNA sequences of interest in plasmids, was produced.
Ainsi, une extraction d’ADN plasmidique, selon un protocole bien connu de l’homme de métier, a été réalisée sur une colonie présentant la double résistance à la kanamycine et au chloramphénicol. Thus, an extraction of plasmid DNA, according to a protocol well known to those skilled in the art, was carried out on a colony exhibiting double resistance to kanamycin and to chloramphenicol.
La digestion enzymatique a ensuite été réalisée, selon un protocole bien connu de l’homme de métier. La digestion du vecteur d’expression pET26b(+) + HoxH par les enzymes de restriction Ndel et Blpl donne deux fragments d’ADN, respectivement le plasmide pET26b(+) linéarisé à 5300pb et le fragment d’ADN d’intérêt HoxH à 1500pb (voir figure 5). La digestion du vecteur d’expression pACYCDuet-1 + HypABCDEFHoxW par les enzymes de restriction Ncol et Hindi II donne deux fragments d’ADN, respectivement le plasmide pACYCDuet-1 linéarisé à 4000pb et le fragment d’ADN d’intérêt HypABCDEFHoxW à 6500pb (voir la figure 6). Ceci confirme la présence dans la colonie bactérienne de la séquence HoxH et HypABCDEFHoxW, respectivement dans les vecteurs d’expression pET26b(+) et PACYCDuet-1 . The enzymatic digestion was then carried out, according to a protocol well known to those skilled in the art. Digestion of the expression vector pET26b (+) + HoxH by restriction enzymes Ndel and Blpl gives two DNA fragments, respectively the plasmid pET26b (+) linearized at 5300 bp and the DNA fragment of interest HoxH at 1500 bp (see figure 5). Digestion of the expression vector pACYCDuet-1 + HypABCDEFHoxW by restriction enzymes Ncol and Hindi II gives two DNA fragments, respectively the plasmid pACYCDuet-1 linearized at 4000 bp and the DNA fragment of interest HypABCDEFHoxW at 6500 bp ( see figure 6). This confirms the presence in the bacterial colony of the sequence HoxH and HypABCDEFHoxW, respectively in the expression vectors pET26b (+) and PACYCDuet-1.
5. Production recombinante et purification par chromatographie d’affinité de HoxH chez E. coli. 5. Recombinant production and purification by affinity chromatography of HoxH in E. coli.
Pour obtenir la forme recombinante de la sous-unité HoxH de la [NiFe]- hydrogénase HoxEFUYH de Synéchocystis sp. PCC6803, une colonie d’E. coli contenant les deux vecteurs d’expressions a été utilisée pour ensemencer 4 erlenmeyers d’un volume de 250ml chacun. Le milieu de culture utilisé est le milieu 2XYT (16g de tryptone, 10g d’extrait de levure, 5g de NaCI par litre) complété par FeAmCi 100mM, NiSC 50mM, cystéine 50mM, kanamycine 50mg/ml et chloramphénicol 25pg/ml. A une densité optique (DO 600nm) de 1.2, 0,2mM IPTG sont ajoutés à la culture afin d’induire la production recombinante de la sous-unité HoxH à 18°C et sous agitation (vitesse d’agitation) de 200rpm. La durée de la production est de 20h à 18°C. Les cellules sont ensuite récoltées par centrifugation (15min à 4500rpm) avant d’entamer le processus de purification. To obtain the recombinant form of the HoxH subunit of [NiFe] - HoxEFUYH hydrogenase from Synechocystis sp. PCC6803, a colony of E. coli containing the two expression vectors was used to inoculate 4 Erlenmeyer flasks with a volume of 250ml each. The culture medium used is 2XYT medium (16g of tryptone, 10g of yeast extract, 5g of NaCl per liter) supplemented with 100mM FeAmCi, 50mM NiSC, 50mM cysteine, 50mg / ml kanamycin and 25pg / ml chloramphenicol. At an optical density (OD 600nm) of 1.2, 0.2mM IPTG are added to the culture in order to induce the recombinant production of the HoxH subunit at 18 ° C and with stirring (stirring speed) of 200rpm. The production time is 20 hours at 18 ° C. The cells are then harvested by centrifugation (15min at 4500rpm) before starting the purification process.
Une méthode de purification a été mise au point afin de confirmer la production de la forme recombinante de la sous-unité HoxH de la [NiFe]- hydrogénase HoxEFUYH de Synéchocystis sp. PCC6803. Cette méthode (voir figure 7) permet de purifier FloxFI jusqu’à une apparente homogénéité en une seule étape de chromatographie d’affinité. La méthode implique une chromatographie d’affinité avec un métal immobilisé (IMAC). L’agent chélatant est l’acide nitrilotriacetique (NTA) qui permet la liaison entre la phase immobile et l’ion métallique. Le métal immobilisé est le nickel (Ni). Cette chromatographie permet une séparation très spécifique de protéines contenant une étiquette poly-histidines. Après 20 h de production recombinante de HoxH à 18°C, 1 litre de culture d’E. coli est récolté par centrifugation (15min à 4500rpm). Les cellules sont re-suspendues dans 25ml de tampon de lyse (tampon sodium phosphate 20mM pH 7.5300mM KCI + 2mI benzonase + 50mI MgCL 1 M + 1 pastille composée d’un cocktail d’inhibiteurs de protéases sans EDTA) et ensuite lysées par la presse de French. Le surnageant (25ml) est récupéré par centrifugation (15min à 15000rpm), filtré (0,45miti) et appliqué sur la colonne Ni-NTA (1 ml) préalablement équilibré dans le tampon de lavage (tampon sodium phosphate 20mM pH 7.5 300mM KCI + 10mM imidazole). La colonne est ensuite lavée avec 35ml de tampon de lavage (tampon sodium phosphate 20mM pH 7.5 300mM KCI + 10mM imidazole) jusqu’à ce que l’absorbance à 280nm (représentative de la concentration en protéine) retombe à zéro. L’élution est alors réalisée par l’intermédiaire de 5 paliers avec concentration croissante en imidazole, respectivement 50mM, 100mM, 150mM, 200mM et 250mM) (voir figure 7). A purification method has been developed to confirm the production of the recombinant form of the HoxH subunit of [NiFe] - HoxEFUYH hydrogenase from Synechocystis sp. PCC6803. This method (see FIG. 7) makes it possible to purify FloxFI to apparent homogeneity in a single affinity chromatography step. The method involves immobilized metal affinity chromatography (IMAC). The chelating agent is nitrilotriacetic acid (NTA) which allows the bond between the immobile phase and the metal ion. The immobilized metal is nickel (Ni). This chromatography allows a very specific separation of proteins containing a polyhistidine tag. After 20 h of recombinant production of HoxH at 18 ° C, 1 liter of E. coli is harvested by centrifugation (15min at 4500rpm). The cells are resuspended in 25ml of lysis buffer (20mM sodium phosphate buffer pH 7.5300mM KCI + 2mI benzonase + 50mI 1M MgCL + 1 pellet composed of a cocktail of protease inhibitors without EDTA) and then lysed with French press. The supernatant (25ml) is recovered by centrifugation (15min at 15000rpm), filtered (0.45miti) and applied to the Ni-NTA column (1 ml) previously equilibrated in the washing buffer (20mM sodium phosphate buffer pH 7.5 300mM KCl + 10mM imidazole). The column is then washed with 35 ml of washing buffer (20 mM sodium phosphate buffer pH 7.5 300 mM KCl + 10 mM imidazole) until the absorbance at 280 nm (representative of the protein concentration) falls back to zero. The elution is then carried out via 5 stages with increasing concentration of imidazole, respectively 50 mM, 100 mM, 150 mM, 200 mM and 250 mM) (see FIG. 7).
L’analyse SDS-PAGE des diverses fractions obtenues lors de la chromatographie montre une bande prédominante proche de 54kDa, ce qui est la taille attendue pour la sous-unité HoxH, dans les fractions éluées à une concentration de 100mM, 150mM, 200mM et 250mM en imidazole (voir figure 8). HoxH montre par ailleurs un excellent degré de pureté puisqu’aucune bande supplémentaire n’est visualisable dans les fractions éluées à des concentrations de 150mM, 200mM et 250mM en imidazole. Ceci nous permet de conclure que HoxH a été purifié jusqu’à une apparente homogénéité en une seule étape de chromatographie d’affinité. Afin de confirmer qu’il s’agit bien de la forme recombinante de la sous- unité HoxH comprenant le site actif de la [NiFe]-hydrogénase HoxEFUYH de Synéchocystis sp. PCC6803, une immuno-détection à l’aide d’un anticorps anti étiquette poly-histidines a été réalisée (voir figure 9). Un marqueur de poids moléculaire contenant une protéine marquée d’une étiquette poly-histidines a été ajouté afin de servir de contrôle positif. La protéine recombinante FloxFI est bien détectée dans la charge, c’est-à-dire le surnageant issu de la lyse des cellules d’E. coli et appliqué sur la colonne d’affinité Ni-NTA. La protéine recombinante HoxH est également présente dans la fraction non-absorbée par la colonne Ni-NTA. Cela indique que la capacité de chargement de la colonne Ni-NTA est dépassée et qu’une proportion de la protéine recombinante HoxH n’a pas pu s’y fixer. Aucun signal n’apparait dans la « fraction élution 50mM ». La protéine recombinante HoxH reste accrochée à la colonne Ni-NTA à cette faible concentration en imidazole. Enfin, la présence de la protéine recombinante HoxH est confirmée par immuno-détection dans la fraction 200mM à la taille attendue, c’est-à-dire proche de 54 kDa. Ceci confirme de manière non-ambiguë la purification de la protéine recombinante HoxH en une seule étape de chromatographie d’affinité. Lorsque la protéine recombinante HoxH est mise en évidence par immuno-détection dans une fraction, quelques bandes de faible intensité apparaissent également à des poids moléculaires inférieurs à 54kDa. Il s’agit vraisemblablement de la protéine recombinante HoxH partiellement dégradé à l’extrémité C-terminal. La proportion de protéines recombinantes HoxH dégradées semble minimum car l’analyse SDS-PAGE ne montre pas la présence de ces bandes. Pour rappel, l’immuno-détection est une méthode extrêmement sensible mettant en évidence de très petite quantité de protéine. 6. Mise en évidence de l’activité hydrogénase chez la protéine recombinante HoxH SDS-PAGE analysis of the various fractions obtained during the chromatography shows a predominant band close to 54kDa, which is the expected size for the HoxH subunit, in the fractions eluted at a concentration of 100mM, 150mM, 200mM and 250mM. in imidazole (see Figure 8). HoxH also shows an excellent degree of purity since no additional band is visible in the fractions eluted at concentrations of 150 mM, 200 mM and 250 mM of imidazole. This allows us to conclude that HoxH was purified to apparent homogeneity in a single affinity chromatography step. In order to confirm that this is indeed the recombinant form of the HoxH subunit comprising the active site of [NiFe] -hydrogenase HoxEFUYH from Synechocystis sp. PCC6803, immunodetection using an anti-polyhistidine tag antibody was performed (see Figure 9). A molecular weight marker containing a protein labeled with a polyhistidine tag was added to serve as a positive control. The recombinant FloxFI protein is well detected in the load, that is to say the supernatant obtained from the lysis of the cells of E. coli and applied to the Ni-NTA affinity column. The recombinant HoxH protein is also present in the fraction not absorbed by the Ni-NTA column. This indicates that the loading capacity of the Ni-NTA column is exceeded and that a proportion of the recombinant HoxH protein has not been able to bind to it. No signal appears in the “50 mM elution fraction”. The recombinant HoxH protein remains attached to the Ni-NTA column at this low concentration of imidazole. Finally, the presence of the recombinant HoxH protein is confirmed by immunodetection in the 200 mM fraction at the expected size, that is to say close to 54 kDa. This unambiguously confirms the purification of the recombinant HoxH protein in a single affinity chromatography step. When the recombinant HoxH protein is demonstrated by immunodetection in a fraction, a few low intensity bands also appear at molecular weights below 54kDa. This is probably the recombinant HoxH protein partially degraded at the C-terminus. The proportion of degraded HoxH recombinant proteins appears to be minimal because SDS-PAGE analysis does not show the presence of these bands. As a reminder, immunodetection is an extremely sensitive method demonstrating very small amounts of protein. 6. Demonstration of hydrogenase activity in the recombinant protein HoxH
La faculté d’exprimer de manière recombinante les [NiFej- hydrogénases permet une large gamme de possibilités dans l’optique de produire des formes mutantes aux propriétés très différentes de l’enzyme native. La figure 10 montre la structure de HoxEFUYH, la [NiFe]-hydrogénase de Synéchocystis sp. PCC 6803. Le NADPH est le cofacteur de HoxEFUYH in vivo chez Synéchocystis sp. PCC 6803. Le méthyl-viologène (MV) est utilisé comme médiateur redox lors du test standard d’activité in vitro des [NiFe]-hydrogénases. La figure 11 est une représentation schématique (flèche grisée) du transfert d’électrons et des interactions attendues entre HoxEFUYH et le NADPH et/ou le MV. The ability to recombinantly express [NiFej-hydrogenases allows a wide range of possibilities in the optics of producing mutant forms with very different properties from the native enzyme. Figure 10 shows the structure of HoxEFUYH, [NiFe] -hydrogenase from Synechocystis sp. PCC 6803. NADPH is the cofactor of HoxEFUYH in vivo in Synechocystis sp. PCC 6803. Methyl viologen (MV) is used as a redox mediator in the standard in vitro test for [NiFe] -hydrogenase activity. Figure 11 is a schematic representation (gray arrow) of electron transfer and expected interactions between HoxEFUYH and NADPH and / or MV.
Il est généralement acquis de l’homme de métier que le MV peut transmettre directement les électrons à un ou plusieurs centres FeS en évitant le FMN. Cependant, comme illustré à la figure 12, il n’est pas connu à ce jour si la seule sous-unité HoxH, contenant le site actif de la [NiFej-hydrogénases HoxEFUYH de Synéchocystis sp. PCC 6803, peut accepter les électrons directement du MV et donc produire de l’hydrogène en l’absence de relais redox additionnel. It is generally understood by those skilled in the art that the MV can directly transmit electrons to one or more FeS centers bypassing the FMN. However, as shown in Figure 12, it is not known to date whether the only HoxH subunit, containing the active site of [NiFej-HoxEFUYH hydrogenases from Synechocystis sp. PCC 6803, can accept electrons directly from the MV and therefore produce hydrogen in the absence of an additional redox relay.
Dans le cadre de la présente invention, pour tester cette possibilité, a été mis en oeuvre le test standard d’activité in vitro des [NiFej-hydrogénases en présence de la protéine recombinante HoxH et de MV préalablement réduit par le dithionite de sodium (voir figure 13). HoxH est capable de prendre les électrons du méthyl-viologène préalablement réduit pour les combiner avec des protons présents dans le tampon afin de produire de l’hydrogène selon l’équation H2 <® 2H+ + 2e qui représente la réaction catalysée par l’hydrogénase. Ce test standard d’activité in vitro des [NiFej-hydrogénases, selon un protocole bien connu de l’homme de métier, inclut l’utilisation d’une fiole de 2ml fermée par un septum, étanche à l’air et dégazé à l’azote. 1 ml de mélange réactionnel, composé de 100mM de dithionite de sodium et 10mM de MV dissout dans du tampon phosphate 10mM pH 6.8 et également dégazé à l’azote, est ajouté dans la fiole à l’aide d’une seringue. 200pg de protéines recombinantes HoxH sont également ajoutés au mélange réactionnel. La production d’hydrogène démarre dès le moment où les protéines recombinantes HoxH sont ajoutées (moment indiqué par une flèche sur la figure 13). Le contenu en protéines a été déterminé par la méthode Bradford (Bradford. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem 72:248-254). La production d’hydrogène est monitorée en continu à l’aide d’un micro-senseur à hydrogène préalablement calibré (Unisense, Aarhus, Danemark). In the context of the present invention, to test this possibility, the standard test for in vitro activity of [NiFej-hydrogenases in the presence of the recombinant protein HoxH and of MV reduced by sodium dithionite was implemented (see figure 13). HoxH is able to take electrons from previously reduced methyl viologen to combine them with protons present in the buffer to produce hydrogen according to the equation H2 <® 2H + + 2e which represents the reaction catalyzed by hydrogenase . This standard test for in vitro activity of [NiFej-hydrogenases, according to a protocol well known to those skilled in the art, includes the use of a 2 ml flask closed with a septum, airtight and degassed in the air. 'nitrogen. 1 ml of reaction mixture, composed of 100 mM of sodium dithionite and 10 mM of MV dissolved in 10 mM phosphate buffer pH 6.8 and also degassed with nitrogen, is added to the flask using a syringe. 200 µg of recombinant HoxH proteins are also added to the reaction mixture. The production of hydrogen starts from the moment when the recombinant HoxH proteins are added (moment indicated by an arrow in FIG. 13). The protein content was determined by the Bradford method (Bradford. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem 72: 248-254). Hydrogen production is continuously monitored using a pre-calibrated hydrogen micro-sensor (Unisense, Aarhus, Denmark).
L’activité de la protéine recombinante HoxH peut donc être calculée puisque la quantité de protéine recombinante HoxH ajoutée (en mg.ml_1) est connue tout comme la vitesse de dégagement d’hydrogène (pmol H2.min_1) pour cette quantité spécifique de protéine recombinante ajouté. Cette activité spécifique peut, par exemple, être de 0.1 mitioI H2.min_1.mg_1d’enzyme. The activity of the recombinant HoxH protein can therefore be calculated since the quantity of recombinant HoxH protein added (in mg.ml _1 ) is known as the rate of hydrogen evolution (pmol H2.min _1 ) for this specific quantity of recombinant protein added. This specific activity can, for example, be 0.1 mlH 2 min _1 mg _1 of enzyme.
De façon inattendue et surprenante, le fait que la seule sous-unité catalytique HoxH contenant le site actif de la [NiFej-hydrogénase HoxEFUYH de Synéchocystis sp. PCC6803 puisse catalyser la réduction des protons, acceptant les électrons d’un médiateur redox (par exemple, le méthyl-viologène) sans l’intermédiaire de centres FeS additionnel servant de relais redox, a été mis en évidence dans le cadre de la présente invention. Unexpectedly and surprisingly, the fact that the only HoxH catalytic subunit containing the active site of [NiFej-HoxEFUYH hydrogenase from Synechocystis sp. PCC6803 can catalyze the reduction of protons, accepting electrons from a redox mediator (eg, methyl viologen) without the intermediary of additional FeS centers serving as redox relays, has been demonstrated in the context of the present invention. .
Dans le cadre de la présente invention a également été mis en oeuvre le test standard d’activité in vitro des [NiFej-hydrogénases en présence de la protéine recombinante HoxH, de benzyl viologène et d’hydrogène (voir figure 14). HoxH est capable de prendre les électrons de l’hydrogène pour les donner au benzyl viologène, produisant au passage des protons selon l’équation H2 <® 2H+ + 2e qui représente la réaction catalysée par l’hydrogénase. Ce test standard d’activité in vitro des [NiFej-hydrogénases, selon un protocole bien connu de l’homme de métier, inclut l’utilisation d’une fiole de 2ml fermée par un septum, étanche à l’air et saturé en gaz hydrogène. 2ml de mélange réactionnel, composé de 40pmoles de benzyl viologène dissout dans du tampon Tris 50mM pH 7.6 et également dégazé à l’hydrogène, est ajouté dans la fiole à l’aide d’une seringue. L’expérience est réalisée à 40°C. 340pg de protéines recombinantes HoxH sont également ajoutés au mélange réactionnel. La consommation de l’hydrogène et donc la réduction du benzyl viologène démarre dès le moment où les protéines recombinantes HoxH sont ajoutées. Le contenu en protéines a été déterminé par la méthode Bradford (Bradford. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem 72:248-254). La réduction du benzyl viologène est monitorée par spectrophotométrie à une longueur d’onde de 578nm. Un coefficient d’extinction molaire de 8.600 M_1 cm-1 a été pris en compte. In the context of the present invention, the standard test for the in vitro activity of [NiFej-hydrogenases in the presence of the recombinant protein HoxH, of benzyl viologen and of hydrogen was also implemented (see FIG. 14). HoxH is able to take electrons from hydrogen to give them to benzyl viologen, producing protons on the way according to the equation H2 <® 2H + + 2e which represents the reaction catalyzed by hydrogenase. This standard test for [NiFej-hydrogenase activity in vitro, according to a protocol well known to those skilled in the art, includes the use of a 2 ml flask closed by a septum, airtight and saturated with gas. hydrogen. 2 ml of reaction mixture, composed of 40 pmoles of benzyl viologen dissolved in 50 mM Tris buffer pH 7.6 and also degassed with hydrogen, is added to the flask using a syringe. The experiment is carried out at 40 ° C. 340 pg of recombinant HoxH proteins are also added to the reaction mixture. The consumption of hydrogen and therefore the reduction of benzyl viologen starts the moment the recombinant HoxH proteins are added. The protein content was determined by the Bradford method (Bradford. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem 72: 248-254). The reduction of benzyl viologen is monitored spectrophotometrically at a wavelength of 578nm. A molar extinction coefficient of 8,600 M _1 cm -1 was taken into account.
L’activité de la protéine recombinante HoxH peut donc être calculée puisque la quantité de protéine recombinante HoxH ajoutée (en mg.ml-1) est connue tout comme la vitesse de consommation d’hydrogène (pmol H2.min_1), équivalente à la vitesse de réduction du benzyl viologène pour cette quantité spécifique de protéine recombinante ajoutée. Cette activité spécifique peut, par exemple, être de 0.1 mitioI H2.min_1.mg·1 d’enzyme. The activity of the recombinant HoxH protein can therefore be calculated since the quantity of recombinant HoxH protein added (in mg.ml -1 ) is known as the rate of hydrogen consumption (pmol H2.min _1 ), equivalent to the rate of reduction of benzyl viologen for that specific amount of recombinant protein added. This specific activity can, for example, be 0.1 mitioI H2.min _1 .mg · 1 of enzyme.
De façon inattendue et surprenante, le fait que la seule sous-unité catalytique HoxH contenant le site actif de la [NiFej-hydrogénase HoxEFUYH de Synéchocystis sp. PCC6803 puisse catalyser l’oxydation de l’hydrogène, produisant des protons et donnant les électrons à un médiateur redox (par exemple, le benzyl viologène) sans l’intermédiaire de centres FeS additionnel servant de relais redox, a été mis en évidence dans le cadre de la présente invention. Unexpectedly and surprisingly, the fact that the only HoxH catalytic subunit containing the active site of [NiFej-HoxEFUYH hydrogenase from Synechocystis sp. PCC6803 could catalyze the oxidation of hydrogen, producing protons and donating electrons to a redox mediator (eg, benzyl viologen) without the intermediary of additional FeS centers serving as redox relays, has been shown in the within the scope of the present invention.
En l’absence de l’expression des autres sous-unités du pentamère HoxEFUYH, les problèmes inhérents à l’état de la technique sont solutionnés au moins en partie : la protéine recombinante HoxH est capable à elle seule de catalyser la réduction des protons, acceptant les électrons d’un médiateur redox (par exemple le méthyl-viologène) sans l’intermédiaire de centres FeS additionnel servant de relais redox. La protéine HoxH est également capable à elle seule de catalyser l’oxydation de IΉ2, réduisant un médiateur redox (par exemple le benzyl viologène) sans l’intermédiaire de centre FeS additionnel servant de relais redox. Cette caractéristique exceptionnelle démontre le grand avantage de la présente invention, en particulier la production recombinante d’une seule sous-unité possédant le site actif d’une [NiFej-hydrogénase et étant catalytiquement active. 7. Production recombinante, purification par chromatographie d’affinité et mise en évidence de l’activité hydrogénase chez la protéine recombinante HoxH produite de manière recombinante chez E. coli en l’absence des facteurs de maturation exogène In the absence of the expression of the other subunits of the pentamer HoxEFUYH, the problems inherent in the state of the art are at least partially solved: the recombinant protein HoxH is capable on its own of catalyzing the reduction of protons, accepting electrons from a redox mediator (eg methyl viologen) without the intermediary of additional FeS centers serving as redox relays. The HoxH protein is also capable on its own of catalyzing the oxidation of IΉ2, reducing a redox mediator (eg benzyl viologen) without the intermediary of an additional FeS center serving as a redox relay. This exceptional feature demonstrates the great advantage of the present invention, in particular the recombinant production of a single subunit possessing the active site of a [NiFej-hydrogenase and being catalytically active. 7. Recombinant production, purification by affinity chromatography and demonstration of the hydrogenase activity in the recombinant protein HoxH produced recombinantly in E. coli in the absence of exogenous maturation factors.
De manière semblable à l’exemple 3 ci-dessus, le vecteur d’expression pET26b(+) + HoxH est introduit chez E. coli (cellules compétentes BL21 (DE3)) par transformation selon la méthode traditionnelle du choc thermique bien connue de l’homme de métier, et cela en l’absence du vecteur d’expression pACYCDUET-1 + HypABCDEFHoxW. Les transformants présentent la résistance à la kanamycine (50pg/ml). In a similar manner to Example 3 above, the expression vector pET26b (+) + HoxH is introduced into E. coli (competent cells BL21 (DE3)) by transformation according to the traditional method of heat shock well known from the a person skilled in the art, and that in the absence of the expression vector pACYCDUET-1 + HypABCDEFHoxW. Transformants show resistance to kanamycin (50 µg / ml).
De manière semblable à l’exemple 4 ci-dessus, la présence de la séquence d’ADN d’intérêts HoxH a été vérifiée par l’enchainement des expériences bien connues de l’homme de métier que sont l’extraction d’ADN plasmidique et la digestion enzymatique. Similarly to Example 4 above, the presence of the DNA sequence of interest HoxH was verified by the sequence of experiments well known to those skilled in the art which are the extraction of plasmid DNA. and enzymatic digestion.
De manière semblable à l’exemple 5 ci-dessus, la protéine HoxH a été produite de manière recombinante chez E. coli, mais en absence du plasmide pACYCDUET-1 + HupABCDEFHoxW codant pour les facteurs de maturation exogènes HupABCDEFHoxW. La protéine HoxH a ensuite été purifiée par chromatographie d’affinité, de manière semblable à l’exemple 5 ci-dessus. Similar to Example 5 above, the HoxH protein was produced recombinantly in E. coli, but in the absence of the pACYCDUET-1 + HupABCDEFHoxW plasmid encoding the exogenous HupABCDEFHoxW processing factors. The HoxH protein was then purified by affinity chromatography, similar to Example 5 above.
De manière semblable à l’exemple 6 ci-dessus, l’activité hydrogénase de la protéine HoxH produite de manière recombinante chez E. coli en l’absence des facteurs de maturation exogène a été mise en évidence selon le protocole impliquant le MV et bien connu de l’homme de métier Similar to Example 6 above, the hydrogenase activity of the HoxH protein produced recombinantly in E. coli in the absence of exogenous maturation factors was demonstrated according to the protocol involving the MV and well known to those skilled in the art
Ainsi, dans le cadre de la présente invention a été mis en oeuvre le test standard d’activité in vitro des [NiFe]-hydrogénases en présence de la protéine recombinante HoxH et de MV préalablement réduit par le dithionite de sodium (voir figure 15). HoxH est capable de prendre les électrons du méthyl-viologène préalablement réduit pour les combiner avec des protons présents dans le tampon afin de produire de l’hydrogène selon l’équation H2 <® 2H+ + 2e qui représente la réaction catalysée par l’hydrogénase. Ce test standard d’activité in vitro des [NiFe]- hydrogénases, selon un protocole bien connu de l’homme de métier, inclut l'utilisation d’une fiole de 2ml fermée par un septum, étanche à l’air et dégazé à l’azote. 1 ml de mélange réactionnel, composé de 10OmM de dithionite de sodium et 10mM de MV dissout dans du tampon phosphate 10mM pH 6.8 et également dégazé à l’azote, est ajouté dans la fiole à l’aide d’une seringue. 750pg de protéines recombinantes HoxH sont également ajoutés au mélange réactionnel. La production d’hydrogène démarre dès le moment où les protéines recombinantes HoxH sont ajoutées (moment indiqué par une flèche sur la figure 15). Le contenu en protéines a été déterminé par la méthode Bradford (Bradford. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem 72:248-254). La production d’hydrogène est monitorée en continu à l’aide d’un micro-senseur à hydrogène préalablement calibré (Unisense, Aarhus, Danemark). Thus, within the framework of the present invention was implemented the standard test for in vitro activity of [NiFe] -hydrogenases in the presence of the recombinant protein HoxH and of MV previously reduced by sodium dithionite (see FIG. 15). . HoxH is able to take electrons from previously reduced methyl viologen to combine them with protons present in the buffer to produce hydrogen according to the equation H2 <® 2H + + 2e which represents the reaction catalyzed by hydrogenase . This standard test for in vitro activity of [NiFe] - hydrogenases, according to a protocol well known to those skilled in the art, includes the use of a 2 ml flask closed by a septum, airtight and degassed with nitrogen. 1 ml of reaction mixture, composed of 10OmM sodium dithionite and 10mM MV dissolved in 10mM phosphate buffer pH 6.8 and also degassed with nitrogen, is added to the flask using a syringe. 750pg of recombinant HoxH proteins are also added to the reaction mixture. The production of hydrogen starts from the moment when the recombinant HoxH proteins are added (moment indicated by an arrow in FIG. 15). The protein content was determined by the Bradford method (Bradford. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem 72: 248-254). Hydrogen production is continuously monitored using a pre-calibrated hydrogen micro-sensor (Unisense, Aarhus, Denmark).
L’activité de la protéine recombinante HoxH peut donc être calculée puisque la quantité de protéine recombinante HoxH ajoutée (en mg.ml_1) est connue tout comme la vitesse de dégagement d’hydrogène (pmol H2.min_1) pour cette quantité spécifique de protéine recombinante ajouté. Cette activité spécifique peut, par exemple, être de 0.1 mitioI H2.min 1.mg 1 d’enzyme. The activity of the recombinant HoxH protein can therefore be calculated since the quantity of recombinant HoxH protein added (in mg.ml _1 ) is known as the rate of hydrogen evolution (pmol H2.min _1 ) for this specific quantity of recombinant protein added. This specific activity can, for example, be 0.1 mitioI H2.min 1 .mg 1 of enzyme.
A été mis en évidence, dans le cadre de la présente invention, le fait que la seule sous-unité catalytique HoxH contenant le site actif de la [NiFe]- hydrogénase HoxEFUYH de Synéchocystis sp. PCC6803 peut catalyser la réduction des protons, acceptant les électrons d’un médiateur redox (par exemple, le méthyl-viologène) sans l’intervention des facteurs de maturation HupABCDEFHoxW exogènes à E. coli. In the context of the present invention, it has been demonstrated that the only HoxH catalytic subunit containing the active site of [NiFe] - HoxEFUYH hydrogenase from Synechocystis sp. PCC6803 can catalyze the reduction of protons, accepting electrons from a redox mediator (eg, methyl viologen) without the intervention of HupABCDEFHoxW maturation factors exogenous to E. coli.
La présente invention a été décrite en relation avec des modes de réalisations spécifiques, qui ont une valeur purement illustrative et ne doivent pas être considérés comme limitatifs. D’une manière générale, il apparaîtra évident pour l’homme du métier que la présente invention n’est pas limitée aux exemples illustrés et/ou décrits ci-dessus. The present invention has been described in relation to specific embodiments, which have a purely illustrative value and should not be considered as limiting. In general, it will be obvious to those skilled in the art that the present invention is not limited to the examples illustrated and / or described above.
L’usage des verbes « comprendre », « inclure », « comporter », ou toute autre variante, ainsi que leurs conjugaisons, ne peut en aucune façon exclure la présence d’éléments autres que ceux mentionnés. The use of the verbs "to understand", "to include", "to include", or any other variant, as well as their conjugations, can in no way exclude the presence of elements other than those mentioned.
L’usage de l’article indéfini « un », « une », ou de l’article défini « le », « la » ou « », pour introduire un élément n’exclut pas la présence d’une pluralité de ces éléments. The use of the indefinite article "a", "a", or of the definite article "the", "the" or "", to introduce an element does not exclude the presence of a plurality of these elements .

Claims

Revendications Claims
1. Polypeptide monomérique comportant une seule sous-unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase, ledit polypeptide monomérique présentant une activité hydrogénase. 1. A monomeric polypeptide comprising a single subunit comprising the active site of a protein of the [NiFe] -hydrogenase type, said monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity.
2. Polypeptide monomérique selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu’il est isolé de son environnement naturel, en particulier isolé d’une protéine naturelle de type [NiFe]-hydrogénase. 2. Monomeric polypeptide according to claim 1, characterized in that it is isolated from its natural environment, in particular isolated from a natural protein of the [NiFe] -hydrogenase type.
3. Polypeptide monomérique selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu’il est recombinant ou hétérologue. 3. A monomeric polypeptide according to claim 1, characterized in that it is recombinant or heterologous.
4. Polypeptide monomérique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il est purifié. 4. Monomeric polypeptide according to any one of the preceding claims, characterized in that it is purified.
5. Polypeptide monomérique selon l’une quelconque des revendications précédentes dont la séquence en acides aminés tronquée ou non présente au moins 15% d’identité, de préférence au moins 20% d’identité, plus préférentiellement au moins 40% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 60% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 80% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 90% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 95% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 99% d’identité, par rapport à la séquence en acides aminés de SEQ ID NO:2 et/ou par rapport à la séquence en acides aminés de SEQ5. A monomeric polypeptide according to any one of the preceding claims, the amino acid sequence of which, whether or not truncated, has at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99 % identity, relative to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and / or relative to the amino acid sequence of SEQ
ID NO:4. ID NO: 4.
6. Polypeptide monomérique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite sous-unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase est la sous-unité FloxFI de la protéine de type [NiFe]-hydrogénase FloxEFUYFI chez / de Synechocystis sp. PCC6803. 6. A monomeric polypeptide according to any one of the preceding claims, characterized in that said subunit comprising the active site of a [NiFe] -hydrogenase type protein is the FloxFI subunit of the [NiFe] type protein. -hydrogenase FloxEFUYFI in / from Synechocystis sp. PCC6803.
7. Polypeptide monomérique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il présente une activité hydrogénase d’au moins 0,01 mitioI H2 . min-1 . rng-1 d’enzyme, de préférence d’au moins 0,05 mitioI H2 . min-1 . mg_1 d’enzyme, préférentiellement d’au moins 10 mitioI H2 . min-1 . mg_1 d’enzyme. 7. A monomeric polypeptide according to any one of the preceding claims, characterized in that it exhibits a hydrogenase activity of at least 0.01 mioI H2. min -1 . rng -1 of enzyme, preferably at least 0.05 mitioI H2. min -1 . _1 mg of enzyme, preferably at least 10 mitioI H2. min -1 . _1 mg of enzyme.
8. Cellule hôte incluant un polypeptide monomérique selon l’une quelconque des revendications 1 à 7. 8. A host cell including a monomeric polypeptide according to any one of claims 1 to 7.
9. Cellule hôte selon la revendication 8, caractérisée en ce qu’elle inclut en outre au moins un facteur de maturation de ladite protéine de type [NiFe]- hydrogénase, ledit au moins un facteur de maturation étant endogène à la cellule hôte et/ou exogène à la cellule hôte, de préférence au moins un facteur de maturation de ladite protéine de type [NiFe]-hydrogénase choisi dans le groupe constitué des facteurs de maturation FlypA, HypB, FlypC, HypD, HypE, HypF et FloxW a) dont les séquences respectives en acides aminés présente chacune au moins 15% d’identité, de préférence au moins 20% d’identité, plus préférentiellement au moins 40% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 60% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 80% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 90% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 95% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 99% d’identité, respectivement par rapport aux séquences en acides aminés SEQ ID NO:6, SEQ ID NO:8, SEQ ID NO:10, SEQ ID NO:12, SEQ ID NO:14, SEQ ID NO:16, SEQ ID NO:18 ; ou b) codés ensemble par une séquence nucléotidique concaténaire présentant au moins 15% d’identité, de préférence au moins 20% d’identité, plus préférentiellement au moins 40% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 60% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 80% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 90% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 95% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 99% d’identité, par rapport à la séquence nucléotidique SEQ ID NO:19, laquelle code pour l’ensemble de ces facteurs de maturation. 9. Host cell according to claim 8, characterized in that it further includes at least one maturation factor of said [NiFe] type protein - hydrogenase, said at least one maturation factor being endogenous to the host cell and / or exogenous to the host cell, preferably at least one maturation factor of said [NiFe] -hydrogenase type protein chosen from the group consisting of the maturation factors FlypA, HypB, FlypC, HypD, HypE, HypF and FloxW a) including the respective amino acid sequences each have at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, respectively relative to the amino acid sequences SEQ ID NO : 6, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 18; or b) encoded together by a concatenated nucleotide sequence having at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, relative to the nucleotide sequence SEQ ID NO: 19, which codes for all of these maturation factors.
10. Cellule hôte selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que ledit polypeptide monomérique et/ou ledit au moins un facteur de maturation est/sont issu(s) de l’expression d’au moins un gène indu dans un vecteur d’expression, ledit vecteur d’expression étant indu dans ladite cellule hôte. 10. Host cell according to claim 8 or 9, characterized in that said monomeric polypeptide and / or said at least one maturation factor is / are derived from the expression of at least one undue gene in a vector d expression, said expression vector being induced in said host cell.
11. Cellule hôte incluant un polynucléotide codant pour un polypeptide monomérique selon l’une quelconque des revendications 1 à 7. 11. A host cell including a polynucleotide encoding a monomeric polypeptide according to any one of claims 1 to 7.
12. Cellule hôte selon la revendication 11 , caractérisée en ce qu’elle inclut en outre au moins un facteur de maturation de ladite protéine de type [NiFe]- hydrogénase, ledit au moins un facteur de maturation étant endogène à la cellule hôte et/ou exogène à la cellule hôte, de préférence au moins un facteur de maturation de ladite protéine de type [NiFe]-hydrogénase choisi dans le groupe constitué des facteurs de maturation FlypA, HypB, FlypC, HypD, HypE, HypF et FloxW a) dont les séquences respectives en acides aminés présente chacune au moins 15% d’identité, de préférence au moins 20% d’identité, plus préférentiellement au moins 40% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 60% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 80% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 90% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 95% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 99% d’identité, respectivement par rapport aux séquences en acides aminés SEQ ID NO:6, SEQ ID NO:8, SEQ ID NO:10, SEQ ID NO:12, SEQ ID NO:14, SEQ ID NO:16, SEQ ID NO:18 ; ou b) codés ensemble par une séquence nucléotidique concaténaire présentant au moins 15% d’identité, de préférence au moins 20% d’identité, plus préférentiellement au moins 40% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 60% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 80% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 90% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 95% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 99% d’identité, par rapport à la séquence nucléotidique SEQ ID NO:19, laquelle code pour l’ensemble de ces facteurs de maturation. 12. Host cell according to claim 11, characterized in that it further includes at least one maturation factor of said protein of [NiFe] - hydrogenase type, said at least one maturation factor being endogenous to the host cell and / or exogenous to the host cell, preferably at least one maturation factor of said [NiFe] -hydrogenase type protein chosen from the group consisting of the maturation factors FlypA, HypB, FlypC, HypD, HypE, HypF and FloxW a) including the respective amino acid sequences each have at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, respectively by relative to amino acid sequences SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 18; or b) encoded together by a concatenary nucleotide sequence exhibiting at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, relative to the nucleotide sequence SEQ ID NO: 19, which codes for all of these ripening factors.
13. Cellule hôte selon la revendication 11 ou 12, caractérisée en ce que ledit polypeptide monomérique et/ou ledit au moins un facteur de maturation est/sont issu(s) de l’expression d’au moins un gène indu dans un vecteur d’expression, ledit vecteur d’expression étant indu dans ladite cellule hôte. 13. Host cell according to claim 11 or 12, characterized in that said monomeric polypeptide and / or said at least one maturation factor is / are derived from the expression of at least one undue gene in a vector d. expression, said expression vector being induced in said host cell.
14. Procédé d’obtention d’un polypeptide monomérique présentant une activité hydrogénase selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, ledit procédé comprenant les étapes suivantes : 14. A process for obtaining a monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity according to any one of claims 1 to 7, said process comprising the following steps:
• une étape de modification génétique, réalisée in-vivo ou in-vitro, d’une entité comprenant un matériel génétique, par exemple d’une cellule hôte ou d’un vecteur d’expression, pour obtenir une entité génétiquement modifiée, par exemple une cellule hôte génétiquement modifiée ou un vecteur d’expression génétiquement modifié ; • une étape d’incubation de ladite entité génétiquement modifiée, par exemple de ladite cellule hôte génétiquement modifiée ou dudit vecteur d’expression génétiquement, pour obtenir un polypeptide monomérique comportant une seule sous-unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase, ledit polypeptide monomérique présentant une activité hydrogénase. • a step of genetic modification, carried out in-vivo or in-vitro, of an entity comprising genetic material, for example of a host cell or of an expression vector, to obtain a genetically modified entity, for example a genetically modified host cell or a genetically modified expression vector; A step of incubation of said genetically modified entity, for example of said genetically modified host cell or of said genetically expression vector, to obtain a monomeric polypeptide comprising a single subunit comprising the active site of a protein of type [ NiFe] -hydrogenase, said monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity.
15. Procédé d’obtention d’un polypeptide monomérique présentant une activité hydrogénase selon la revendication 14, caractérisé en ce que ladite étape de modification génétique, réalisée in-vivo ou in-vitro, consiste : a) en une modification génétique d’une cellule hôte et/ou d’un vecteur d’expression en y incluant un polynucléotide exogène dont au moins une partie code pour un polypeptide monomérique comportant une seule sous- unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase, pour obtenir une cellule hôte génétiquement modifiée et/ou un vecteur d’expression génétiquement modifié à incuber lors de ladite étape d’incubation réalisée selon des conditions d’incubation permettant d’assurer une expression dudit polynucléotide exogène pour produire ledit polypeptide monomérique ; ou b) en l’induction d’au moins une mutation génétique d’une cellule hôte pour obtenir une cellule hôte génétiquement modifiée à incuber lors de ladite étape d’incubation réalisée selon des conditions d’incubation pour produire ledit polypeptide monomérique. 15. Process for obtaining a monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity according to claim 14, characterized in that said step of genetic modification, carried out in-vivo or in-vitro, consists of: a) a genetic modification of a host cell and / or an expression vector by including therein an exogenous polynucleotide of which at least a part codes for a monomeric polypeptide comprising a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type, to obtain a genetically modified host cell and / or a genetically modified expression vector to be incubated during said incubation step carried out under incubation conditions making it possible to ensure expression of said exogenous polynucleotide to produce said monomeric polypeptide; or b) by inducing at least one genetic mutation of a host cell to obtain a genetically modified host cell to be incubated in said incubation step carried out under incubation conditions to produce said monomeric polypeptide.
16. Procédé d’obtention d’un polypeptide monomérique présentant une activité hydrogénase selon la revendication 15, caractérisé en ce que ladite étape de modification génétique de ladite cellule hôte par inclusion d’un polynucléotide exogène consiste en une inclusion dans ladite cellule hôte d’un vecteur d’expression, en particulier d’un vecteur d’expression modifié, incluant ledit polynucléotide exogène. 16. A method of obtaining a monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity according to claim 15, characterized in that said step of genetic modification of said host cell by inclusion of an exogenous polynucleotide consists of inclusion in said host cell of. an expression vector, in particular a modified expression vector, including said exogenous polynucleotide.
17. Procédé d’obtention d’un polypeptide monomérique présentant une activité hydrogénase selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que ladite étape de modification génétique de ladite cellule hôte consiste en une inclusion dans ladite cellule hôte dudit polynucléotide exogène dont au moins une partie code pour ledit polypeptide monomérique dont la séquence en acides aminés tronquée ou non présente au moins 15% d’identité, de préférence au moins 20% d’identité, plus préférentiellement au moins 40% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 60% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 80% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 90% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 95% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 99% d’identité, par rapport à la séquence en acides aminés de SEQ ID NO:2 et/ou par rapport à la séquence en acides aminés de SEQ ID NO:4. 17. Process for obtaining a monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity according to claim 15 or 16, characterized in that said step of genetic modification of said host cell consists of inclusion in said host cell of said exogenous polynucleotide, at least one of which is part codes for said monomeric polypeptide whose amino acid sequence, truncated or not, has at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60 % identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, by relative to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 and / or relative to the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4.
18. Procédé d’obtention d’un polypeptide monomérique présentant une activité hydrogénase selon l’une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que ladite étape de modification génétique de ladite cellule hôte comprend en outre l’inclusion dans ladite cellule hôte d’au moins un facteur de maturation de ladite protéine de type [NiFe]-hydrogénase, ledit au moins un facteur de maturation étant endogène à la cellule hôte et/ou exogène à la cellule hôte, de préférence l’inclusion d’au moins un facteur de maturation de ladite protéine de type [NiFe]-hydrogénase choisi dans le groupe constitué des facteurs de maturation FlypA, HypB, FlypC, HypD, HypE, HypF et FloxW a) dont les séquences respectives en acides aminés présente chacune au moins 15% d’identité, de préférence au moins 20% d’identité, plus préférentiellement au moins 40% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 60% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 80% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 90% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 95% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 99% d’identité, respectivement par rapport aux séquences en acides aminés SEQ ID NO:6, SEQ ID NO:8, SEQ ID NO:10, SEQ ID NO:12, SEQ ID NO:14, SEQ ID NO:16, SEQ ID NO:18 ; ou b) codés ensemble par une séquence nucléotidique concaténaire présentant au moins 15% d’identité, de préférence au moins 20% d’identité, plus préférentiellement au moins 40% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 60% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 80% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 90% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 95% d’identité, plus préférentiellement encore au moins 99% d’identité, par rapport à la séquence nucléotidique SEQ ID NO:19, laquelle code pour l’ensemble de ces facteurs de maturation. 18. Process for obtaining a monomeric polypeptide exhibiting a hydrogenase activity according to any one of claims 15 to 17, characterized in that said step of genetic modification of said host cell further comprises the inclusion in said host cell of d 'at least one maturation factor of said [NiFe] -hydrogenase-type protein, said at least one maturation factor being endogenous to the host cell and / or exogenous to the host cell, preferably the inclusion of at least one maturation factor of said [NiFe] -hydrogenase type protein chosen from the group consisting of maturation factors FlypA, HypB, FlypC, HypD, HypE, HypF and FloxW a) whose respective amino acid sequences each have at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably in core at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, respectively relative to the amino acid sequences SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 16, SEQ ID NO: 18; or b) encoded together by a concatenary nucleotide sequence exhibiting at least 15% identity, preferably at least 20% identity, more preferably at least 40% identity, more preferably still at least 60% identity, more preferably still at least 80% identity, more preferably still at least 90% identity, more preferably still at least 95% identity, more preferably still at least 99% identity, relative to the nucleotide sequence SEQ ID NO: 19, which codes for all of these ripening factors.
19. Procédé d’obtention d’un polypeptide monomérique présentant une activité hydrogénase selon la revendication 18, caractérisé en ce que ledit au moins un facteur de maturation est issu de l’expression d’au moins un gène indu dans un vecteur d’expression, ledit vecteur d’expression étant indu dans ladite cellule hôte. 19. Process for obtaining a monomeric polypeptide exhibiting a hydrogenase activity according to claim 18, characterized in that said at least one maturation factor is obtained from the expression of at least one undue gene in an expression vector. , said expression vector being induced in said host cell.
20. Procédé d’obtention d’un polypeptide monomérique présentant une activité hydrogénase selon l’une quelconque des revendications 14 à 20, caractérisé en ce qu’il comprend une étape subséquente d’isolation et/ou de purification dudit polypeptide monomérique. 20. Process for obtaining a monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity according to any one of claims 14 to 20, characterized in that it comprises a subsequent step of isolation and / or purification of said monomeric polypeptide.
21 . Utilisation d’un polypeptide monomérique selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 ou d’un polypeptide monomérique obtenu selon le procédé suivant les revendications 14 à 20, ledit polypeptide monomérique comportant une seule sous-unité comprenant le site actif d’une protéine de type [NiFe]-hydrogénase, ledit polypeptide monomérique présentant une activité hydrogénase et étant présent ou non dans une cellule, pour produire ou consommer de l’hydrogène par incubation dudit polypeptide monomérique selon des conditions d’incubation permettant d’assurer une production ou une consommation d’hydrogène ou pour revêtir une surface, en particulier pour revêtir une surface d’un conducteur électrique, par exemple pour revêtir une surface d’une anode ou d’une cathode. 21. Use of a monomeric polypeptide according to any one of claims 1 to 7 or of a monomeric polypeptide obtained according to the process according to claims 14 to 20, said monomeric polypeptide comprising a single subunit comprising the active site of a protein of [NiFe] -hydrogenase type, said monomeric polypeptide exhibiting hydrogenase activity and being present or not in a cell, to produce or consume hydrogen by incubation of said polypeptide monomeric under incubation conditions to ensure production or consumption of hydrogen or to coat a surface, in particular to coat a surface of an electrical conductor, for example to coat a surface of an anode or a cathode.
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