Этот выпуск рекомендует вам статью, опубликованную командой профессора Вэй Донга из Школы пищевых наук и инженерии Южно - Китайского технологического университета в Международном журнале по водорослям Algal Research: Rapid screening of high-protein Auxenochlorella pyrenoidosa mutant by an integrated system of atmospheric and room temperature plasma mutagenesis and high-throughput microbial microdroplet culture。 Используя плазменную индукцию при комнатной температуре при атмосферном давлении (ARTP) и интегрированную систему микрокапельной культуры высокопроизводительных микроорганизмов (MMC), это исследование быстро отобрало мутантные штаммы белковых нуклеотидных микроводорослей с высоким содержанием белка и предоставило многообещающий кандидат на производство альтернативных белков для гетероферментации.

Спрос на продукты питания также растет по мере роста населения во всем мире, что усиливает потребность в поиске новых источников белка из - за сокращения пахотных земель и этических проблем, связанных с традиционным производством мяса. В качестве перспективного альтернативного источника белка микроводоросли богаты белками, аминокислотами, полиненасыщенными жирными кислотами (PUFAS), витаминами и минералами. Однако в условиях гетеротрофической культуры микроводоросли обычно демонстрируют более низкое содержание белка (< 40% сухого веса) из - за уменьшения синтеза белка, зависящего от фотосинтеза, что ограничивает их потенциал в качестве альтернативного источника белка. Для преодоления этих проблем разработка новых штаммов микроводорослей с естественным высоким содержанием белка имеет решающее значение для эффективного массового производства белка посредством гетеротрофической ферментации.

Исследователи использовали мутацию ARTP на ранней стадии, чтобы получить золотистую белковую нуклеотидную водоросль A4 - 1 в качестве исходного штамма водорослей, провести новый раунд мутации ARTP и через 15 секунд перейти к культивированию в бутылках. Клетки, находящиеся в логарифмическом периоде роста, разбавляются до значений OD450 нм 0,6 - 0,8 и передаются в систему MMC для дальнейшего культивирования.

В системе MMC на начальном этапе образуется 50 капель, каждое поколение работает 24 - 46 часов, в режиме реального времени обнаруживая поглощение капель на 450 нм, что указывает на рост водорослей. После трех раундов культивирования отбираются хорошо растущие капли (капли № 28). Весь экспериментальный процесс занял всего 116 часов и значительно улучшился по сравнению с традиционной плоской системой (рисунок 2A). Капли были подвергнуты моноклональному разделению, в результате чего было получено 23 штамма бактерий, а 4 из них (MMC - 1, 7, 8 и 11) были отобраны для последующего анализа с более высокими темпами роста или концентрацией биомассы (рис. 2B).

Рост клеток и производство биомассы четырех выбранных мутантов (MMC - 1, 7, 8, 11), выращенных в 250 - миллиметровой бутылке, показаны на рисунке 3A. Все мутанты имеют схожие модели роста с растениями A4 - 1 и проходят начальную стадию гистерезиса, а затем быстро вступают в экспоненциальный период роста. MMC - 7 достигла наивысшей концентрации 8,21 г / л биомассы, что на 8,49% выше, чем у штамма A4 - 1 7,57 г / л (p < 0,05). В то же время все четыре мутанта визуально имеют золотисто - желтый цвет, похожий на водоросли A4 - 1, хлорофилл b не обнаружен, а хлорофилл a составляет всего 1% от дикого типа (WT) (рис. 3B).

Анализ биохимического состава показал, что в четырех мутантах содержание белка увеличилось на 12 - 40% (рис. 4). Мутанты MMC - 8 показали самое высокое содержание белка (63,26% сухого веса) и низкое содержание крахмала (8,59% сухого веса), что на 40,11% больше и на 56,24% меньше, чем у исходного водоросли A4 - 1, соответственно. Кроме того, MMC - 8 также хорошо зарекомендовал себя по качеству белка, его содержание аминокислот (44,35% сухого веса) и балл (95) выше, чем A4 - 1.

Это исследование демонстрирует потенциал системы ARTP - MMC в качестве мощной платформы для скрининга с высоким потоком, которая не только повышает эффективность синтеза белков, но и снижает содержание крахмала, что приводит к смещению распределения углерода в сторону синтеза белков, что имеет большое значение для повышения эффективности и устойчивости производства биобелков.

Ссылки на документы: https://doi.org/10.1016/j.algal.2024.103509