Προσαρμοστική εργαστηριακή εξέλιξη της ζύμης Yarrowia lipolytica παρουσία παρεμποδιστών λιγνοκυτταρινικής προέλευσης

• Main Author: Μιχαήλ, Ευφημία
• Other Authors: Michail, Effimia
• Language: Greek
• Published: 2023
• Subjects: Προσαρμοστική εργαστηριακή εξέλιξη; Ελαιογόνος ζύμη; Παρεμποδιστές λιγνοκυτταρινικής προέλευσης; Adaptive laboratory evolution; Oleaginous yeast; Lignocellulosic inhibitors

Η ελαιογόνος ζύμη Yarrowia lipolytica αποτελεί πολύτιμο εργαλείο για τη βιομηχανία παραγωγής βιοκαυσίμων. Η αύξησή της σε λιγνοκυτταρινούχα υποστρώματα, συχνά παρεμποδίζεται από ουσίες όπως το οξικό οξύ, η 2-φουρφουραλδεΰδη, η 5-υδροξυμεθυλοφουρφουράλη και το μυρμηκικό οξύ, οι οποίες παράγονται κατά την υδρόλυση των υποστρωμάτων αυτών, στο πλαίσιο της αναγκαίας προεπεξεργασίας τους. Στην παρούσα μελέτη αναπτύχθηκε και εφαρμόστηκε πρωτόκολλο Προσαρμοστικής Εργαστηριακής Εξέλιξης με σκοπό την ενίσχυση της ανθεκτικότητας ενός εξελιγμένου ως προς την ικανότητα ελαιογένεσης πληθυσμού της ζύμης, στους παραπάνω παρεμποδιστές. Η στρατηγική αυτή βασίστηκε σε διαδοχικές καλλιέργειες, κατά τις οποίες τα κύτταρα αυξάνονταν σε πλήρες υγρό θρεπτικό μέσο, εμπλουτισμένο με μείγμα παρεμποδιστών. Κάθε τρεις καλλιέργειες, η συγκέντρωση των παρεμποδιστών αυξανόταν, ενώ εφαρμοζόταν και ένα βήμα τεχνητής επιλογής. Η διαδικασία αυτή επαναλήφθηκε για 61 γενεές. Τα πειράματα επιβίωσης, σε δεδομένο χρόνο και συγκεντρώσεις παρεμποδιστών, έδειξαν 62% επιβίωση των κυττάρων του εξελιγμένου πληθυσμού, έναντι 21% του αρχικού στελέχους. Επιπλέον, ο εξελιγμένος πληθυσμός, σε ελαιογόνο θρεπτικό μέσο με 70 g/L γλυκόζη, παρουσία παρεμποδιστών, συσσώρευσε περισσότερα λιπίδια και βιομάζα σε σχέση με το αρχικό στέλεχος, ενώ απουσία παρεμποδιστών, συσσώρευσε λιπίδια σε ποσοστό 36,8% w/w επί της ξηρής βιομάζας, έναντι 13,9% του αρχικού στελέχους. Τέλος, παρουσία παρεμποδιστών, σε συγκέντρωση γλυκόζης στο θρεπτικό μέσο 90 g/L, η αύξηση του αρχικού στελέχους παρεμποδίστηκε σημαντικά, ενώ ο εξελιγμένος πληθυσμός αυξήθηκε, παράγοντας τη μέγιστη τιμή των 11,9 g/L κιτρικού οξέος και 26,4% w/w επί της ξηρής του βιομάζας αποθεματικών λιπιδίων. Συνοπτικά τα συγκριτικά πειράματα έδειξαν πως ο εξελιγμένος πληθυσμός υπερτερεί στην συσσώρευση ενδοκυτταρικών ελαίων, ενώ το αρχικό στέλεχος φαίνεται να έχει το προβάδισμα στην παραγωγή κιτρικού οξέος.