Desbloqueando o chassi de expressão de algas por meio da biologia sintética

  Mulheres de Algas
Expression Chassis

Iluminação de culturas de microalgas em pequena escala. Crédito: Provectus Algae

ISó em meados do século 20 os cientistas começaram a explorar a aplicação de microalgas em biotecnologia, de acordo com Nusqe Spanton em technologynetworks .com. Os pesquisadores perceberam que as microalgas poderiam ser usadas além dos alimentos - como um chassi de expressão sustentável, movido a fotossíntese.

O primeiro exemplo de sucesso ocorreu na década de 1980, quando grupos comerciais cultivaram Dunaliella salina para produzir β-caroteno, um suplemento nutracêutico que o corpo converte em vitamina A. Agora sabemos que as espécies de microalgas podem produzir uma variedade de materiais de alto valor, incluindo pigmentos, sabores, fragrâncias, fatores de crescimento, ácidos graxos, antioxidantes, oligossacarídeos, proteínas , terpenos, aminoácidos, peptídeos e muitos outros materiais empregados por indústrias-chave.

Apenas nos últimos anos, as abordagens avançadas da biologia sintética tornaram a descoberta e o mapeamento de espécies de microalgas e seu potencial específico da indústria e da molécula muito mais eficientes e voltados para o propósito. Além das técnicas aprimoradas de transferência de genes recombinantes e edição de genoma, o crescimento exponencial da inteligência artificial (IA) e o aprendizado de máquina tornaram o gerenciamento e a análise de grandes conjuntos de dados muito mais rápidos e menos trabalhosos.

Por sua vez, isso permite uma melhor modelagem do perfil metabólico, fornecendo previsões mais precisas da capacidade de cada espécie em produzir um material específico. Agora, os indivíduos que buscam alternativas biomanufaturadas para materiais sintetizados quimicamente podem mais facilmente procurar uma espécie naturalmente preparada para produzi-lo ou um precursor relacionado.

Esses avanços também permitiram uma melhor caracterização dessas espécies e seus requisitos específicos de cultivo. Assim, os pesquisadores podem identificar mais rapidamente as condições ideais que permitem que microalgas específicas cresçam rapidamente e produzam suas moléculas-alvo.

Fabricação em grande escala: a luz é a linguagem

Mais importante ainda, a última década de pesquisas com algas provou que as condições de luz têm um grande impacto sobre o crescimento das algas, a expressão gênica e a produção de biomateriais em uma base específica da espécie. A luz é o principal meio pelo qual as microalgas interagem com seu ambiente. Portanto, para explorar sua diversidade natural, devemos falar algas usando a luz como nossa linguagem.

Todas as microalgas mantêm sistemas intrincados de detecção de luz, compostos por uma rede de fotorreceptores e vias de sinalização associadas. Esses fotorreceptores controlam diferentes funções biológicas e regulam a expressão de genes específicos para ajudar as algas a responder às mudanças nas condições ambientais. Tendo evoluído em ecossistemas muito diferentes, esses fotossistemas variam significativamente entre as espécies, assim como seus fotorreceptores e os in vivo funções que eles controlam. Assim, os bio-fabricantes devem entender como essa complexa rede de fotorreceptores funciona para cada espécie.

Com a capacidade de ajustar cuidadosamente a fotossíntese, os biofabricantes podem controlar o crescimento, o desenvolvimento e a expressão de biomateriais de microalgas para atender às suas necessidades. É importante ressaltar que as abordagens de IA e biologia sintética também ajudam os pesquisadores a determinar e aumentar as condições de luz ideais, bem como as condições que afetam a produção de materiais orgânicos valiosos e a expressão do gene recombinante entre as espécies.

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