OPTIMIZACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE CRECIMIENTO DE Schizochytrium sp. PARA LA PRODUCCIÓN DE UN ANTÍGENO RECOMBINANTE

Abstract

"Los biofármacos, como las vacunas recombinantes, son una opción real para el tratamiento de enfermedades en animales, plantas y seres humanos. Se generan como moléculas heterólogas, producidas por organismos modificados genéticamente a través de vectores de expresión. Las microalgas heterótrofas han captado la atención recientemente de diversos grupos de investigación, debido a su facilidad de manipulación y la adaptabilidad de las técnicas de ingeniería genética. En este sentido, Schizochytrium sp. es una microalga heterótrofa empleada en la expresión transitoria de antígenos recombinantes a través del sistema Algevir. Este sistema produce la proteína heteróloga por inducción de la transcripción al adicionar etanol absoluto al medio de cultivo, alcanzando rendimientos máximos entre las 48 y 72 h post-inducción. A nivel industrial, Schizochytrium sp. es utilizada para la producción de ácidos grasos poliinsaturados, especialmente DHA y EPA, en condiciones de agotamiento de nitrógeno. Este modo de cultivo Este tipo de cultivo genera un cambio metabólico, disminuyendo la producción de biomasa y proteína total, lo que mejora la acumulación de lípidos. Interesantemente, se ha observado que la suplementación con fuentes de amino nitrógeno, como el glutamato de sodio (GMS), disminuyen la producción de lípidos totales y evitan el agotamiento del nitrógeno por sobrecompensación de nutrientes, lo cual redirecciona las rutas metabólicas de la biosíntesis de lípidos. De acuerdo con lo anterior, el objetivo de este trabajo fue el optimizar la producción de biomasa y de proteína total y recombinante en Schizochytrium sp. con la estrategia de sobrecompensación de nitrógeno, utilizando GMS como fuente primaria de amino nitrógeno, y determinar el efecto de la suplementación durante la transformación transitoria de Schizochytrium sp. con el sistema Algevir para la expresión del antígeno recombinante ToxA. Para esto, se diseñó el medio de cultivo agua de mar artificial modificada (ASWm) y se evaluó el impacto del GMS en la producción de biomasa, proteína y lípidos, así como en las tasas de consumo de carbohidratos y nitrógeno, a cuatro niveles de suplementación en relación con la concentración de glucosa presente en el medio de cultivo (Glu:GMS, 20:0, 20:10, 20:15, 20:20). El máximo rendimiento se obtuvo al utilizar una suplementación de Glu:GMS (20:15). Para este tratamiento, la biomasa total incremento 1.65 veces a las 48 h y 2.2 veces a las 72 respecto al tratamiento sin GMS, respectivamente. La concentración de proteína total fue de 22.09 g PT/g BS a las 48 h y se observó que el agotamiento del nitrógeno se retardó, ocasionando una disminución del 37% de los lípidos totales (p < 0.05) con respecto al cultivo sin suplementación. Posteriormente, se utilizó la mejor relación Glu:GMS (20:15) para realizar la transformación transitoria con el sistema Algevir. En este caso, se logró detectar la presencia de ToxA por inmunoblot convencional y fluorescente en los extractos proteicos de Schizochytrium sp. en los diferentes tiempos de muestreo. Los rendimientos para la proteína recombinante a las 36 y 48 h post-inducción fueron de 319.02 y 374.70 µg ToxA/g BS, respectivamente; y la producción de ToxA recombinante fue significativamente mayor (p < 0.05) al utilizar el medio ASWm respecto al YPD comercial. Finalmente, se realizó un diseño de Box-Behnken utilizando como valores Glu:GMS (20:15), concentración de extracto de levadura de 1% y tiempo de cosecha a las 48 h, y los resultados de los experimentos independientes fueron utilizados para generar un gráfico de respuesta en R Studio. El modelo RSM-BB predijo un punto óptimo de Glu:GMS (20:15.26), extracto de levadura de 0.90% y tiempo de cosecha de 60.92%. En conclusión, el GMS puede ser utilizado como fuente de amino nitrógeno para incrementar la producción de proteína total y recombinante en Schizochytrium sp. cuando se usa el sistema Algevir para la transformación transitoria de la microalga."