Lievito-Immagine Credit Public Domain.
Ci sono grandi speranze che un lievito, il Lipomyces starkeyi, ingegnerizzato metabolicamente possa fornire una fonte sostenibile di acidi grassi polinsaturi omega-3 complessi.
L’ultimo decennio ha portato a un aumento della domanda di acidi grassi polinsaturi omega-3 (PUFA) come componente di alimenti per l’infanzia, integratori alimentari e mangimi per acquacoltura. Ciò ha messo sotto pressione le principali fonti di PUFA omega-3, pesce grasso, come salmone e sgombro. Ora i ricercatori della Niigata University of Pharmacy and Applied Life Sciences in Giappone (NUPALS) hanno progettato un lievito come fonte alternativa.
È già stato dimostrato che le microalghe possono produrre PUFA, come l’acido eicosapentaenoico (EPA). Ma le microalghe devono affrontare ostacoli alla produzione di colture di massa e livelli di produzione di lipidi troppo bassi. “I ricercatori di NUPALS hanno ora ingegnerizzato un lievito, Lipomyces starkeyi, per produrre EPA”, afferma Hiroaki Takaku, che ha guidato la ricerca presso NUPALS.
L. starkeyi è uno dei tanti cosiddetti lieviti oleosi, che possono accumulare grandi quantità di lipidi sotto forma di triacilglicerolo. ” L. starkeyi ha un contenuto lipidico più elevato rispetto ad altri lieviti oleosi e può accumulare fino all’85% del suo peso cellulare secco”, spiega Takaku. “Ha una scarsa capacità di degradare i propri lipidi, il che è un grande vantaggio.
“Tuttavia, L. starkeyi sintetizza solo PUFA lunghi fino a 18 atomi di carbonio“, afferma Takaku. “Quindi, abbiamo introdotto una parte del sistema di sintesi EPA di un’alga per dargli la capacità di produrre EPA, un PUFA a 20 atomi di carbonio”.
Un ricercatore sperimenta la fermentazione per produrre lipidi contenenti EPA utilizzando lievito oleoso ricombinante, Lipomyces starkeyi .
Quindi i ricercatori hanno iniziato a cercare efficienze. La produzione di EPA è un processo in più fasi che richiede una successione di azioni da parte degli enzimi elongasi e desaturasi. Utilizzando un metodo di apprendimento automatico basato sulla conoscenza, sviluppato da Michihiro Araki presso l’Università di Kyoto, i ricercatori hanno esplorato i database proteici per le desaturasi e le allungasi microbiche eucariotiche candidate che avrebbero funzionato in modo ottimale in L. starkeyi.
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Il gruppo di Takaku ha quindi trasferito più geni ricombinanti per questi enzimi in L. starkeyi utilizzando la tecnologia di sintesi del DNA a catena lunga sviluppata in Giappone. Questo L. starkeyi ha prodotto PUFA fino al 18,4% della produzione totale di acidi grassi (10% EPA).
I ricercatori hanno anche utilizzato un metodo di analisi della rete regolatoria, sviluppato da Sachiyo Aburatani presso il National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, per aiutare ad aumentare l’espressione dei geni nel percorso di sintesi degli acidi grassi, raddoppiando la produzione di EPA.
Infine, confrontando i genomi di un ceppo naturale di L. starkeyi e di un ceppo variante che accumula lipidi, è stato trovato un nuovo fattore di controllo nella produzione di lipidi. Manipolandolo si è ottenuto un aumento di quattro volte dei livelli lipidici.
“È straordinario”, afferma Takaku, “che una serie di tecnologie sviluppate in Giappone abbia prodotto un lievito che originariamente non produceva EPA per raggiungere questa produzione dopo soli due anni”.
Immagine: lipide prodotto da un ceppo selvatico del lievito oleoso Lipomyces starkey (a sinistra) e lipide prodotto da un ceppo ricombinante di L. starkeyi che produce EPA (a destra). L’olio contenente EPA ha una percentuale maggiore di acidi grassi polinsaturi e un basso punto di fusione, quindi non si solidifica facilmente a temperatura ambiente.
Il ricercatore pnsa che la produzione commerciale sia solo a pochi anni di distanza.
Fonte:Nature
