Micro-organismes utilisés
Lysine

Les souches le plus couramment utilisées sont des mutants des bactéries Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium flavum et Brevibacterium lactofermentum. Ce sont des corynébactéries.

La figure 1 indique les principales réactions biochimiques qui constituent le métabolisme de ces souches lorsqu’elles sont cultivées sur glucose. La figure 2 précise les réactions constituant les voies propres de biosynthèse de la lysine à partir de l’intermédiaire qu’est l’acide aspartique.

Les souches sauvages (c’est-à-dire non génétiquement modifiées), qui sont à l’origine des bactéries utilisées industriellement, se caractérisent par une activité α-cétoglutarate déshydrogénase (enzyme n^o 18 sur la figure 1) naturellement faible. La tendance de ces souches est donc de synthétiser du glutamate (enzyme n^o 16), d’où le nom de glutamicum. Si le glutamate n’est pas excrété par la bactérie, il régulera sa propre formation par inhibition et répression vis-à-vis de la glutamate déshydrogénase (n^o 16). C’est ce qui se produit naturellement pour éviter à la bactérie de gaspiller inutilement le substrat carboné disponible en quantité limitée dans son environnement. Les industriels ont exploité la faible activité de l’enzyme 18 chez ces souches pour produire l’acide glutamique. Pour ce faire, ils ont modifié le milieu de culture du micro-organisme afin d’altérer sa perméabilité membranaire et permettre ainsi l’excrétion de l’acide glutamique et, de ce fait, échapper aux phénomènes de régulation.

Revenons aux conditions naturelles. Lorsque la concentration en glutamate intracellulaire est suffisante, l’enzyme 18 devient davantage compétitive vis-à-vis de l’enzyme 16. La souche entre dans une phase catabolique [cycle de Krebs, fournisseur d’énergie biologique l’ATP] puis, par le jeu des régulations des activités enzymatiques clefs du cycle de Krebs, la souche synthétise de l’aspartate par la voie catalysée par la phosphoénolpyruvate carboxylase (enzyme n^o 12). L’aspartate sert tout d’abord à la synthèse de l’isoleucine car l’homosérine déshydrogénase est naturellement plus active que la dihydrodipicolinate...