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Les scientifiques découvrent comment les cellules génèrent et utilisent l'énergie

Les scientifiques découvrent comment les cellules génèrent et utilisent l'énergie

Les chercheurs ont découvert certains des secrets de la façon dont les cellules génèrent et utilisent l'énergie. Une nouvelle étude a révélé qu'il est possible d'évoquer un glissement du métabolisme de la fermentation à la respiration deE. coli et la levure de boulanger en jouant avec les conditions de fermentation.

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Plus d'ATP

Cela signifie que les cellules peuvent être poussées à produire plus d'énergie interne conduisant à de meilleures usines de cellules. "Ces informations peuvent être utilisées pour concevoir de nouvelles usines de cellules améliorées", a déclaré Jens Nielsen, auteur correspondant, professeur à l'Université de technologie de Chalmers, en Suède, et directeur scientifique du centre de la Fondation Novo Nordisk pour la biosuffisance au DTU au Danemark.

Les cellules utilisent le sucre-glucose pour produire constamment des molécules à haute énergie appelées ATP. Les ATP servent de «nourriture» cellulaire consommée par les enzymes dans les cellules afin de construire de la biomasse ou d'effectuer d'autres travaux cellulaires.

En tant que tel, plus l'ATP peut être généré, meilleures sont les performances des enzymes. Les chercheurs ont découvert que l'ATP peut être généré par l'une des deux voies.

Le premier est une voie respiratoire à haut rendement aboutissant à 23,5 ATP par molécule de glucose. Le second est une voie fermentative à faible rendement de seulement 11 ATP par molécule de glucose.

Les chercheurs ont trouvé d'autres preuves que les deux voies se complètent mutuellement. Cependant, ils ont pu modifier l'équilibre naturel entre les deux en modifiant les conditions de la fermentation et la quantité de sucre et de protéines disponibles.

Les chercheurs ont en outre révélé que l'amélioration des performances de certaines enzymes clés signifiait que les cellules passaient d'un métabolisme fermentatif à faible rendement à la respiration via le métabolisme respiratoire à haut rendement.

Contourner l'accumulation de sous-produits fermentatifs

Ce changement s'est avéré à la fois produire plus d'ATP intracellulaire tout en contournant l'accumulation de sous-produits fermentatifs; acétate enE. coli et l'éthanol dans la levure de boulanger. "Ces sous-produits sont indésirables et diminuent le rendement des molécules recherchées que vous souhaitez produire dans votre usine de cellules", a déclaré Nielsen.

En fin de compte, les chercheurs ont découvert que les cellules les plus performantes utilisaient les deux voies. De plus, ils ont révélé que plus il y avait de protéines disponibles, plus une voie était efficace.

En conclusion, afin d'obtenir des cellules plus performantes dans les fermentations, il est préférable d'allouer plus de protéines à la voie à haut rendement.

La recherche a été publiée dansActes de l'Académie nationale des sciences (PNAS).


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