摘要:农产品副产品和微藻是具有神经保护特性的低成本、高价值的生物活性化合物来源。然而,治疗分子的神经保护效果可能受到其穿过血脑屏障 (BBB) 到达大脑的能力的限制。在本研究中,对已证明具有体外神经保护潜力的刺槐 (ASFE)、Cyphomandra betacea (T33)、小粒咖啡 (PPC1)、油橄榄 (OL-SS)、柑橘 (PLE100) 副产品和微藻 Dunaliella salina (DS) 的各种绿色提取物进行了基于永生化人脑微血管内皮细胞 (HBMEC) 模型的体外 BBB 通透性和运输测定。进行了毒性和 BBB 完整性测试,并在孵育 2 和 4 小时后使用气相色谱和液相色谱结合四极杆飞行时间质谱 (GC/LC-Q-TOF-MS) 评估了目标生物活性分子穿过 BBB 的运输情况。HBMEC-BBB 运输试验显示,代表性神经保护化合物(如单萜和倍半萜、植物甾醇和一些酚类化合物)具有高渗透性。从拟议的体外 BBB 细胞模型中获得的结果进一步证明了目标天然提取物的神经保护潜力,这些提取物是功能性成分的有希望的来源,可以转化为具有科学支持的神经保护声明的食品补充剂、食品添加剂或营养保健品。
降解液中的抗生素四环素 (TC) 及其降解产物 (TDPs) 存在严重的环境问题,例如损害人体健康和降低生态风险,因此需要进一步处理后才能排入水环境,此外,它们对微藻的环境影响尚不清楚。本研究采用水钠锰矿光催化和紫外照射降解 TC,随后利用微藻 Scenedesmus obliquus 进行生物净化。此外,还检测了微藻的光合活性和转录以评估 TC 和 TDPs 的毒性。结果表明,光催化降解 30 min 后效率达到 92.7%,检测到 11 种中间产物。微藻在 8 d 后就达到了较高的 TC 去除率 (99.7%)。降解的TC溶液(D)处理下的S. obliquus生物量显著低于纯TC(T)(p < 0.05),且T处理下的S. obliquus恢复力优于D处理。不同处理的转录组分析显示,差异基因表达主要涉及光合作用、核糖体、翻译和肽代谢过程。光合作用相关基因的上调和叶绿体基因的差异表达可能是S. obliquus在暴露于TC和TDPs时获得高光合效率和生长恢复的重要原因。本研究为采用催化降解和微藻净化相结合的方式去除TC提供了参考,也有助于认识TDPs在自然水环境中的环境风险。
图 1. 单级连续培养(a)和两级连续培养(b)的示意图。在两级连续培养(b)中,橙色箭头、虚线框和字母代表计算整个过程的生物质和乙醇酸生产率的过程和参数。
摘要:微藻可以分别利用大气中的二氧化碳和阳光作为碳源和能量来源,产生工业相关的代谢物。开发用于高通量基因组工程的分子工具可以加速产生具有改良性状的定制菌株。为此,我们开发了一种基于 Cas12a 核糖核蛋白 (RNP) 和同源定向修复 (HDR) 的基因组编辑策略,以产生微藻 Nannochloropsis oceanica 的无疤痕和无标记突变体。我们还开发了一种基于附加质粒的 Cas12a 系统,用于在目标位点有效地引入插入/缺失。此外,我们利用 Cas12a 处理相关 CRISPR 阵列的能力来执行多路复用基因组工程。我们在一次转化中有效地靶向宿主基因组中的三个位点,从而朝着微藻的高通量基因组工程迈出了重要一步。此外,还开发了一种基于 Cas9 和 Cas12a 的 CRISPR 干扰 (CRISPRi) 工具,用于有效下调目标基因。我们观察到在 N. oceanica 中用 dCas9 执行 CRISPRi 后,转录水平降低了 85%。总体而言,这些发展大大加速了 N. oceanica 的基因组工程工作,并可能为改良其他微藻菌株提供通用工具箱。关键词:Nannochloropsis、微藻、基因组编辑、CRISPR-Cas、基因沉默、核糖核蛋白、Cas9、Cas12a ■ 介绍
“微藻”一词是指具有光合作用的单细胞细胞,包括来自两个生命领域的生物,即细菌(蓝藻)和来自初级(古藻体)或次级(例如,原生藻)内共生事件的各种真核生物演化支。尽管微藻在分类学上分布广泛,但它们具有一些共同的特征,使它们在某种程度上“相似”。产氧光合作用源自共同的起源,这使得微藻在营养网络中作为初级生产者占有重要地位。它们是单细胞的或形成非常小的菌落,其培养依赖于常见的方法,提供光、二氧化碳、水和营养物质。微藻可产生有价值的分子,如聚糖、脂质、色素、蛋白质等。因此,尽管“微藻”一词在植物学或分类学意义上并不恰当,但它在生态学和人类工业中有着其合法的含义。这既是将知识从一种生物体转移到另一种生物体时的弱点,也是解决类似生物技术问题时的优势。过去十年,发展以微藻为基础的产业已成为一项社会挑战。气候紧急情况和耕地压力使得每天对新型无碳和可持续生产的需求更加迫切。应用范围从食品、健康、绿色化学到生物燃料,有望利用从大气或碳排放行业捕获的二氧化碳生产生物分子。在这种背景下,“藻类行业”应运而生,聚集了专门从事藻类培养、收获、提取工艺和生物精炼的参与者。将野生藻类菌株转化为“藻类作物”,即“驯化”微藻,代表着一项艰巨的任务,因为可能存在感兴趣的初始特征,如相对较高的油、碳水化合物、色素等,但提高、可重复和可扩展产量的道路极具挑战性。农业领域可以吸取一些经验教训,为微藻领域的研究提供新的刺激。当人们在大自然中行走时,他或她会发现类似小麦、玉米、番茄、向日葵、油菜籽等的野生植物吗?与野生植物相比,农作物看起来又大又胖。此外,收获后,栽培种子很少逃逸并入侵未开垦地区。因此,植物驯化侧重于生产力和质量,而不是与野生群落竞争的适应性。野生植物和驯化植物之间的巨大差异表明,其他生命分支也应该可以获得产量的提高,请记住,栽培植物是二倍体,而目前大多数栽培的微藻是单倍体。
•GAI隔离了硅藻(nitzschia sp。)这是他们在考艾岛增长设施的优越的户外菌株之一。生物量和脂质产量的进一步改善将使生物燃料应用受益。•由于在高生产率期间O 2水平,由于碳酸氢盐被吸收并在一天高温期间,pH值增加,因此pH值增加,pH值增加,pH值增加。•PNNL和矿山都在建立光生反应器方面都建立了专业知识,可以根据光强度和温度模仿太阳日,包括定制的浊度技术。•可以用氧化还原/pH/温度压力增加的细胞培养,以在“驯化条件”下选择更多稳健的菌株。•从已经有希望的压力开始,目标是进一步提高产量约20%。•其他应变(例如蓝细菌,藻类也有选择性的压力来减轻风险。•建立有机联盟。2
图 1. 开发微藻作为商业产品生物制造平台的遗传工具。生物信息学算法用于分析藻类基因组序列,从而产生密码子优化和基序发现技术,这些技术允许设计用于藻类菌株遗传转化的强表达载体。启动子和转录因子等调控元件允许重组基因表达和代谢途径操纵以获得感兴趣的产品。随机诱变和基因组改组可以进一步推动藻类生产菌株向所需的表型发展。这些工具正被用于探索从微藻中工业化生产食品、燃料、材料和药物。
微藻生产的生物燃料和其他商品商业化的主要瓶颈是光养培养的高成本。提高微藻生产力可能是解决这个问题的办法。合成生物学方法最近已用于设计几种微藻菌株的下游生产途径。然而,在微藻中,设计上游光合作用和碳固定代谢以增强生长、生产力和产量的尝试很少。我们描述了改进从光中产生还原能的策略,以及改进通过天然卡尔文循环或合成替代品吸收二氧化碳的策略。总体而言,我们乐观地认为,最近的技术进步将推动微藻研究取得期待已久的突破。
抽象的遗传修饰的微藻被认为是生物能源和重组蛋白质产生的有用工具。然而,微藻核基因组中转基因的随机整合易受异源基因表达的基因沉默。在这里,我们试图使用CRE/ LOXP重组系统进行稳定的转基因表达,将靶向基因整合到雷目层的预定的核基因组位点中。我们构建了一个表达载体质粒编码报告基因(Zeocin耐药基因和绿色荧光蛋白基因; ZEO-2A-GFP)和突变的LOXP来产生创建者细胞。构建了编码IFNα-4的供体载体和抗性霉素的抗性基因,构造了相应突变的LOXP S,并与CRE表达载体一起构建并引入创始人细胞。通过计算抗霉素抗性菌落的数量来确定供体载体与CRE表达载体的最佳比率。对于已建立的克隆,使用各种特定引物集通过基因组PCR确认了靶向积分。供体载体中的靶基因可以使用CRE/ LOXP系统整合到Reinhardtii的预期基因组位点中。rt-PCR表明,IFNα-4在测试的五个独立的转基因细胞系中表达。该结果表明,基于CRE的细胞工程是一种产生表达外源基因的智能微藻的有前途的方法。
Aureus Volvox EHR。人类地(NOTH)Shihira的Shihira和坠毁的CraulsdönnzGrach Tetraedron(Reinsch)Hansg最低四重奏(A. Br)hansg hansg hansg hansg korsikov terrobulastic Tetraedron(Renesch。)hansg。tumulgor四卫(Reinsch)Hans oocystaceae孤立性。愤怒的焦虑。循环单磷酰(NYGAARD)NYGAARD水理网状(L)网状lagerh。双工踩踏变量。亚晶raCib Pediatum(Ehrenb)A。Br。 键入pedest(ehrenb)ralfs。 儿科测试。 fritsch。 至关重要的十字无限(Wolle)O。Kuntze。 异性和北海峡。) 云。 史密斯的史密斯(Chod)GM Smith。 Armatus场景。 bicaudatus(gugelmet)场景Mus cadal-authentics chdodat。 kutz的Dimorphth。 长场景 oblycils(turp)kutz。 穿孔方案var。 主要(Turner)Cob。 nov。场景Quadrica。 渴望(Chod)G.M Smith。 场景Quadraspiina Chodad。 史密斯史密斯。 Rabenhorst的亚ulotrichales。 班级CLS俱乐部(Linn)Kutz。亚晶raCib Pediatum(Ehrenb)A。Br。键入pedest(ehrenb)ralfs。儿科测试。fritsch。至关重要的十字无限(Wolle)O。Kuntze。异性和北海峡。)云。史密斯的史密斯(Chod)GM Smith。Armatus场景。bicaudatus(gugelmet)场景Mus cadal-authentics chdodat。kutz的Dimorphth。长场景oblycils(turp)kutz。穿孔方案var。主要(Turner)Cob。 nov。场景Quadrica。 渴望(Chod)G.M Smith。 场景Quadraspiina Chodad。 史密斯史密斯。 Rabenhorst的亚ulotrichales。 班级CLS俱乐部(Linn)Kutz。主要(Turner)Cob。nov。场景Quadrica。渴望(Chod)G.M Smith。场景Quadraspiina Chodad。史密斯史密斯。Rabenhorst的亚ulotrichales。班级CLS俱乐部(Linn)Kutz。