Esta edição recomenda um artigo publicado pela equipe do professor Weidong da Faculdade de Ciência e Engenharia de Alimentos da Universidade Politécnica do Sul da China no periódico internacional de algologia "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。 Este estudo utilizou a mutação de plasma à temperatura ambiente pressão normal (ARTP) e o sistema integrado de cultura de microgotas microbianas de alto fluxo (MMC) para rastrear rapidamente cepas mutantes de micrococos nucleóticos ricos em proteínas, fornecendo candidatos promissores para a produção de proteínas alternativas na fermentação heterogênica.

À medida que a população mundial cresce, a demanda por alimentos também aumenta, o que aumenta a necessidade de encontrar novas fontes de proteína em meio à redução das terras cultivadas e às preocupações éticas sobre a produção tradicional de carne. As microalgas são ricas em proteínas, aminoácidos, ácidos graxos poliinsaturados (PUFAs), vitaminas e minerais como uma fonte alternativa promissora de proteínas. No entanto, em condições de cultura heterogênica, devido à redução da síntese de proteínas dependente da fotossíntese, as microalgas geralmente apresentam níveis mais baixos de proteína (<40% em peso seco), limitando seu potencial como uma fonte alternativa de proteína. Para superar esses desafios, o desenvolvimento de novas cepas de microalgas com alto teor natural de proteínas é essencial para a produção em massa eficiente de proteínas através da fermentação heterogênica.

Os pesquisadores usaram a mutação ARTP para obter a micrococa A4-1 como cepa de partida para uma nova rodada de mutações ARTP, que foram irradiadas 15 segundos depois e transferidas para a cultura de garrafa agitadora. Diluir as células em fase de crescimento logarístico para OD450nm de 0,6-0,8 e transferir para o sistema MMC para uma cultura adicional.

No sistema MMC, inicialmente 50 gotas são geradas com um tempo de funcionamento de 24-46 horas por geração, detectando em tempo real a absorção das gotas a 450 nm para caracterizar o crescimento da cepa de algas. Após três rodadas de cultura, selecionar as gotas de crescimento (gota 28). Todo o processo experimental demorou apenas 116 horas, o que representa uma melhoria significativa em comparação com o sistema convencional de tablets (Figura 2A). As gotas foram monoclonadas para obter 23 cepas, selecionando quatro delas (MMC-1, 7, 8 e 11) com taxas de crescimento ou concentrações de biomassa mais elevadas para análise posterior (Figura 2B).

O crescimento celular e a produção de biomassa de quatro mutantes selecionados (MMC-1, 7, 8, 11) cultivados em um agitador de 250 ml são mostrados na Figura 3A. Os padrões de crescimento de todos os mutantes são semelhantes às cepas de algas A4-1, passando por um período inicial de atraso e, posteriormente, rapidamente entrando em um período de crescimento exponencial. O MMC-7 atingiu a concentração máxima de biomassa de 8,21 g/L, 8,49% mais alta do que a cepa A4-1 de 7,57 g/L (p < 0,05). Ao mesmo tempo, todos os quatro mutantes apresentaram uma cor amarela visualmente semelhante à cepa de algas A4-1, com clorofila b não detectada, que representa apenas 1% do tipo selvagem (WT) (Figura 3B).

A análise bioquímica mostrou que o teor de proteína aumentou de 12% a 40% em quatro mutantes (Figura 4). Os mutantes do MMC-8 apresentaram o maior teor de proteína (63,26% de peso seco) e baixo teor de amido (8,59% de peso seco), com um aumento de 40,11% e uma redução de 56,24% em relação à cepa de alga A4-1 de origem, respectivamente. Além disso, o MMC-8 teve um excelente desempenho na qualidade das proteínas, com níveis de aminoácidos (44,35% em peso seco) e pontuação (95) superiores ao A4-1.

Este estudo demonstra o potencial do sistema ARTP-MMC como uma plataforma poderosa de triagem de alto fluxo que não só melhora a eficiência da síntese de proteínas, mas também reduz o conteúdo de amido, inclinando a distribuição de carbono para a síntese de proteínas, o que é importante para melhorar a eficiência e a sustentabilidade da produção de bioproteínas.

Link do artigo: https://doi.org/10.1016/j.algal.2024.103509