The hunt for original microbial enzymes: an initiatory review on the construction and functional screening of (meta)genomic libraries

Abstract

Introduction. Discovering novel enzymes is of interest in both applied and basic science. Microbial enzymes, which are incredibly diverse and easy to produce, are increasingly sought by diverse approaches. Literature. This review first distinguishes culture-based from culture-independent methods, detailing within each group the advantages and drawbacks of sequence- and function-based methods. It then discusses the main factors affecting the success of endeavors to identify novel enzymes through construction and functional screening of genomic or metagenomic libraries: the sampled environment, how DNA is extracted and processed, the vector used (plasmid, cosmid, fosmid, BAC, or shuttle vector), the host cell chosen from the available prokaryotic and eukaryotic ones and the main screening steps. Conclusions. Library construction and screening can be tricky and requires expertise. Combining different strategies, such as working with cultivable and non-cultivable organisms, using sequence- and function-based approaches, or performing multihost screenings, is probably the best way to identify novel and diverse enzymes from an environmental sample.La chasse aux enzymes microbiennes originales: une synthèse bibliographique initiatique sur la construction et le criblage fonctionnel de banques (méta)génomiques Introduction. La découverte de nouvelles enzymes est tout aussi primordiale pour les sciences appliquées que pour les sciences fondamentales. Dans ce contexte, les enzymes microbiennes, connues pour être extrêmement diversifiées et faciles à produire, sont fort recherchées par diverses approches. Littérature. Cette synthèse bibliographique débute avec une comparaison des approches qui utilisent la mise en culture pour rechercher des enzymes microbiennes avec celles indépendantes de la mise en culture de microorganismes. Au sein de ces deux types d’approches, nous discutons également les avantages et désavantages des méthodes qui se basent sur les séquences et de celles qui se basent sur l’observation d’une activité. Nous discutons ensuite les différents facteurs qui peuvent influencer la réussite de la construction et du criblage d’une banque génomique ou métagénomique : l’environnement étudié, l’extraction et la restriction de l’ADN, le type de vecteur utilisé (plasmide, cosmide, fosmide, BAC ou vecteur navette) et la cellule hôte eucaryote ou procaryote choisie. Conclusions. La construction et le criblage de banques sont délicats et demandent de l’expertise. Ils peuvent être optimisés en combinant différentes approches, comme travailler avec les microorganismes cultivables et les non cultivables, rechercher des enzymes sur base de la séquence et de leur fonction ou encore faire des criblages dans différentes cellules hôtes. Toutes ces étapes permettent d’élargir la quantité et la diversité des enzymes isolées à partir d’un échantillon environnemental.