Uncovering factors allowing high carbohydrate active enzyme production in the thermophilic filamentous fungus Thermoascus aurantiacus
Notice bibliographique
Résumé
Fungal carbohydrate active enzymes (CAZy) are vital for various industrial applications such as the conversion of plant biomass to biofuels and bio-based chemicals. The thermophilic filamentous fungus Thermoascus aurantiacus is an intriguing host for cellulase production and produces considerable quantities of cellulases and xylanases which retain high activity above 65 °C. The goal of this thesis was to uncover (1) CAZy induction and (2) CAZy gene regulation in T. aurantiacus and (3) learn from classical fungal CAZy hypersecreting Neurospora crassa mutants how to improve fungal enzyme secretion to design improved genetic- and bioprocess engineering strategies. This work involved extensive methods development and established vital knowledge for improving cellulase production with T. aurantiacus. Xylan lead to secretion of high amounts of cellulases and xylanases, while simple C5 and C6 sugars and cellobiose failed to significantly induce CAZy expression in batch cultures, presumably due to carbon catabolite repression (CCR). The development of a continuous feed setup allowed to circumvent CCR while feeding low amounts of potential inducers into 50 mL shake flask cultures. One major obstacle that prevents employing new fungal strains is the lack of genetic transformation systems. Here we report on successful Agrobacterium tumefaciens mediated transformation of the thermophilic fungus T. aurantiacus, a producer of highly heat-stable plant cell wall degrading enzymes. We optimized the transformation efficiency of the newly developed protocol and overexpressed the transcriptional xylanase regulator xlnR, clr1 and clr2, which led to increase in xylanase activity of the mutant strain. Finally, we sought to learn from classical fungal CAZy hypersecreting mutants how to increase enzyme secretion in T. aurantiacus. The mutation causing CAZy hypersecretion in the long-known N. crassa exo-1 mutant was identified through genome resequencing and genetic tests: a premature stop in the F-box protein-encoding gene exo-1. As known for the exo-1 mutant, high invertase, amylase and pectinase activity was found in the corresponding deletion strain upon sugar depletion. While the exo-1 gene homolog is missing in T. aurantiacus, the enzyme hypersecretion phenotype could be successfully reverse-engineered through collaborators into the industrially employed thermophilic fungus Myceliophthora thermophila through CRISPR/Cas9, leading to high amylase secretion.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,004 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».