Ingeniería metabólica de Dunaliella salina para la producción de compuestos de alto valor agregado aplicables a la industria

"Dunaliella salina es una microalga verde halotolerante la cual, al cultivarse en condiciones de estrés como deficiencia de nutrientes, elevada intensidad luminosa, temperatura y salinidad, acumula una elevada concentración del pigmento β-caroteno, así como lípidos y carbohidratos, los cuales tienen aplicación en diversas industrias como la alimenticia, cosmética y energética. En este trabajo se evaluaron dos condiciones de cultivo en la cepa nativa de D. salina CIBA-29: una condición control con suficiencia de nitrógeno (1.6 mM NaNO3), baja intensidad luminosa (150 μmol fotón m-2 s-1) y baja temperatura (25 °C), y una condición de estrés con deficiencia total de nitrógeno, elevada intensidad luminosa (300 μmol fotón m-2 s-1) y alta temperatura (30 °C) y su efecto en el crecimiento, perfil bioquímico y niveles de expresión relativa de genes relacionados con la síntesis de β-caroteno (fitoeno sintasa PSY, licopeno β-ciclasa LCYb), lípidos (acetil-CoA carboxilasa ACC, acetil-CoA sintetasa ACS) y carbohidratos (glicerol-6-fosfato isomerasa GPI y piruvato quinasa alfa PKa). Los datos fueron tratados estadísticamente mediante un ANOVA bifactorial (p<0.05) para evaluar diferencias entre tratamientos. La condición de estrés provocó en la cepa de D. salina CIBA-29 una disminución respecto al control en la concentración celular (3.30±2.98x105 cel mL-1), en los niveles de clorofila a (3.14±0.49 pg cel-1), clorofila b (1.01±0.14 pg cel-1) y violaxantina (0.10±0.01 pg cel-1), en el porcentaje de lípidos totales (11.31±0.20%) y de proteínas totales (12.26±1.48%), sin embargo, indujo un aumento en la concentración de β-caroteno (9.70±0.97 pg cel-1), de carbohidratos totales (60.37±1.55%), así como en los ácidos grasos 16:0 (163.46±3.61 mg g-1), 18:1ω9 (131.49±8.37 mg g-1), 18:1ω7 (20.19±0.39 mg g-1) y 18:2ω-6 (85.68±2.1 mg g-1). En cuanto a los niveles de expresión relativa, se presentó un incremento en la condición de estrés respecto al control para los genes PSY, LCYb y ACS, y una disminución en los genes ACC, GPI y PKa. La condición de estrés evaluada provocó en la cepa nativa de D. salina CIBA-29 un aumento en la síntesis de compuestos de valor agregado como β-caroteno, carbohidratos y ácidos grasos, lo que muestra el potencial biotecnológico de esta cepa y su posible aplicación industrial..."

"Dunaliella salina is a green halotolerant microalga which under environmental stress conditions like nutrient deficiency, high light intensity, temperature and salinity can accumulate high levels of the pigment β-carotene, as well as lipids and carbohydrates. These compounds have applications in food, cosmetic and energetic industries. In this study two culture conditions were evaluated in the native strain of D. salina CIBA-29 and their effect on the biochemical profile and the expression of genes related to the synthesis of high value compounds: control condition had nitrogen sufficiency (1.6 mM NaNO3), low light intensity (150 μmol photon m-2 s-1) and low temperature (25 °C), and stress condition had total nitrogen deficiency, high light intensity (300 μmol photon m-2 s-1) and high temperature (30 °C). Gene expression analysis was evaluated via qPCR for genes related to the synthesis of β-carotene (Phytoene synthase PSY, lycopene β-cyclase LCYb), lipids (acetyl-CoA carboxylase ACC, acetyl-CoA synthetase ACS), and carbohydrates (glycerol-6-phosphate isomerase GPI, pyruvate kinase alpha PKa). An ANOVA was performed to determine significant differences between treatments. In native strain of D. salina CIBA-29 stress conditions decreased cell concentration (3.30±2.98x105 cell mL-1), chlorophyll a (3.14±0.49 pg cel-1), b (1.01±0.14 pg cel-1), violaxanthin (0.10±0.01 pg cel-1), total lipid percentage (11.31±0.20%) and proteins (12.26±1.48%) compared to controls, however, it significantly increased β-carotene concentrations (9.70±0.97 pg cel-1) as well as total carbohydrates percentage (60.37±1.55%) and the concentration of 16:0 (163.46±3.61 mg g-1), 18:1ω9 (131.49±8.37 mg g-1), 18:1ω7 (20.19±0.39 mg g-1) y 18:2ω-6 (85.68±2.1 mg g-1) fatty acids. For gene expression analysis, there was upregulation of PSY, LCYb, and ACS, and downregulation of ACC, GPI, and PKa in stress condition compared to control. The stress condition evaluated caused in the native strain of D. salina CIBA-29 an increase in the synthesis of added value compounds such as β-carotene, carbohydrates and fatty acids, which shows the biotechnological potential of this strain and its industrial application..."