Generación, selección y caracterización bioquímica y cinética de cepas mutantes de Phaeodactylum tricornutum (Bohlin)

Abstract

Los ácidos grasos poliinsaturados (PUFAs, por sus siglas en inglés), tales como el ácido eicosapentaenoico 20:5 -3 (EPA), se han reconocido por sus usos potenciales en la prevención y el tratamiento de diversas enfermedades. Las algas marinas, tales como la diatomea Phaeodactylum tricornutum son la principal fuente de estos compuestos. El empleo de las mutaciones como sistema de mejoramiento genético tiene un gran potencial para incrementar la producción de ácidos grasos y otros metabolitos en algas. El objetivo del presente trabajo fue la obtención de una cepa mutante de P. tricornutum, sobreproductora de EPA, por mutagenesis química, y su caracterización. Mediante exposición de un cultivo de P. tricornutum al mutágeno etil metano sulfonato (EMS), se generaron cepas mutantes de P. tricornutum con una frecuencia de mutación que osciló entre 13 y 29%. De forma paralela se realizaron pruebas con la cepa silvestre, para establecer parámetros físicos de selección de cepas mutantes con posibles modificaciones en su contenido de ácidos grasos. Se establecieron cambios de temperaturas e intensidad luminosa de incubación como factores de selección de cepas mutantes. El intervalo de temperatura propuesto para este fin fue 4 a 14°C con una intensidad luminosa de 87mol quanta m-2s-1, ya que bajo estas condiciones disminuye la tasa de crecimiento de la cepa silvestre sin que se afecte el contenido de EPA. Como resultado de la mutagénesis, se aislaron aleatoriamente 66 colonias, las cuales fueron crecidas bajo las condiciones de estrés ambiental elegidas previamente. En esta etapa se seleccionaron 19 colonias que presentaron resistencia a los cambios en los parámetros de incubación e incrementaron su tasa máxima de crecimiento con respecto a la cepa silvestre. Cinco meses después de la primera selección sólo 8 cepas conservaron su resistencia al estrés ambiental, mostrando tasas de crecimiento 4 a 9 veces más altas que la cepa silvestre. Las 8 cepas seleccionadas no mostraron diferencias significativas al ser caracterizadas bajo condiciones estándares (20°C y 60mol quanta m-2s-1), en las tasas máximas de crecimiento y la biomasa total respecto a la cepa silvestre. Sin embargo, se encontraron diferencias significativas en el contenido de ácidos grasos, principalmente el EPA y sus precursores metabólicos. Esto sugiere que en las cepas seleccionadas el mutágeno afecto parte de las regiones genéticas involucradas en la síntesis de las enzimas participantes en la biosíntesis del EPA. También se propone que la resistencia observada bajo estrés ambiental fue conferida, aparentemente, por un incremento en el contenido de EPA y el ácido 16:3, que son los PUFAs más abundantes en las membranas de P. tricornutum.