بهبود رشد مخمر پيكيا پاستوريس با استفاده از تكامل تطبيقي آزمايشگاهي

Improving growth of yeast Pichia pastoris through adaptive laboratory evolution

فرآيندهاي زيستي در صنعت معمولاً با شرايط محيطي متغير، از جمله گرمايش غيرقابل كنترل، روبه‌رو هستند كه مي‌تواند منجر به كاهش توليد محصول شود، در نتيجه هزينه هاي گزافي را در پيش دارد. روش تكامل تطبيقي آزمايشگاهي امكان سازگاري ميكروارگانيسم‌ها را با تغييرات محيطي آزمايشگاهي فراهم مي‌كند و بر اين اساس توليد و عملكرد حتي تحت استرس نيز ثابت باقي ميماند. در اين پژوهش، مخمر پيكيا پاستوريس (X33) به عنوان يك مدل آزمايشگاهي براي بررسي و تاييد اين فرآيند و همچنين درك بهتر مسيرهاي سازگاري مورد بررسي قرار گرفت. در اين مطالعه، براي افزايش تحمل حرارتي در سويه‌هاي پيكيا پاستوريس، از تكامل آزمايشگاهي تطبيقي ​​(ALE) در يك دوره زماني ١٠٥ روزه استفاده شد. اين فرآيند شامل افزايش تدريجي دما به ميزان ١ درجه سانتيگراد هر ١٥ روز، با شروع از ٢٨ درجه سانتيگراد در انكوباتور با دماي ثابت بود. كلون هاي انتخاب شده براي تحمل حرارت و تحمل به نمك آناليز شدند. در پايان فاز لگاريتمي در دماي ٣٥ درجه سانتيگراد، سويه‌هاي سازگار شده حداقل ٢٠ درصد افزايش زيست توده را نشان دادند كه براي ١٠٠ نسل ديگر فراتر از ٣٠٠ نسل اوليه پايدار ماند. علاوه بر اين، سويه‌هاي انتخاب شده نسبت به سويه كنترل، تحمل رشد بيشتري در غلظت ١٠ درصد كلريد سديم نشان دادند.

Biological processes in industry often face variable environmental conditions, including uncontrolled heating, which can lead to reduced product yields and consequently incur significant costs. Laboratory adaptive evolution methods enable microorganisms to adapt to laboratory environmental changes, thereby maintaining production and performance even under stress. In this research, the yeast Pichia pastoris (X33) was investigated as a laboratory model to examine and validate this process, as well as to gain a better understanding of the adaptation pathways. In this study, laboratory adaptive evolution (ALE) was employed over a period of 80 days to enhance thermal tolerance in Pichia pastoris strains. This process involved a gradual increase in temperature by 1°C every 10 days, starting from 28°C in a constant temperature incubator. Selected clones for heat tolerance and salt tolerance were analyzed. At the end of the logarithmic phase at 35°C, the adapted strains demonstrated at least a 20% increase in biomass, which remained stable for over 100 generations beyond the initial 300 generations. Furthermore, the selected strains showed greater growth tolerance compared to the control strain in a 10% sodium chloride concentration.