Inducción de la floculación en organismos fotosintéticos.

Procedimiento de floculación de un organismo fotosintético no vascular,

que comprende expresar un ácido nucleico exógeno que codifica una primera fracción de floculación como un componente de superficie celular de un primer organismo fotosintético no vascular; y poner en contacto dicho organismo con una segunda fracción de floculación, floculándose así dicho organismo.

Inducciïn de la floculaciïn en organismos fotosintïticos.

Tïcnica anterior

Las algas son organismos unicelulares que producen oxïgeno por fotosïntesis. Un grupo de algas, las microalgas, son ïtiles en aplicaciones biotecnolïgicas por muchas razones, entre ellas su elevada tasa de proliferaciïn y su tolerancia a diversas condiciones ambientales. Se conoce y/o se ha sugerido la utilizaciïn de microalgas en diversos procesos industriales para productos de importancia comercial. Por ejemplo, las microalgas se aplican en la producciïn de complementos alimenticios, productos farmacïuticos, colorantes naturales, fuentes de alimento para peces y crustïceos, en el control biolïgico de plagas agrïcolas, la producciïn de oxïgeno y la eliminaciïn de nitrïgeno, fïsforo y sustancias tïxicas en el tratamiento de aguas residuales y controles de contaminaciïn, tales como la biodegradaciïn de los plïsticos o la absorciïn de diïxido de carbono.

Las microalgas, al igual que otros organismos, contienen lïpidos y ïcidos grasos como componentes de membrana, productos de almacenamiento, metabolitos y fuentes de energïa. Se ha descubierto que algunas cepas de algas, diatomeas y cianobacterias contienen, proporcionalmente, niveles elevados de lïpidos (mïs del 30%) . Las cepas de microalgas con un elevado contenido de aceites o lïpidos tienen un gran interïs en la bïsqueda de una materia prima sostenible para la producciïn de biocombustibles.

Algunas algas de tipo natural son adecuadas para su utilizaciïn en diversas aplicaciones industriales. Sin embargo, se conoce que, mediante la modificaciïn de las algas para mejorar determinadas caracterïsticas ïtiles para las aplicaciones anteriormente mencionadas, es mïs probable que los procesos implicados sean comercialmente viables. Con este fin, se pueden desarrollar cepas de algas con caracterïsticas mejoradas con respecto a las cepas de tipo natural. Esto se ha llevado a cabo mediante tïcnicas tradicionales de cribado y de mutaciïn y selecciïn. Ademïs, se han propuesto ampliamente tecnologïas de ADN recombinante. Estos enfoques pueden aumentar la viabilidad econïmica de la producciïn de productos de valor comercial.

Para la producciïn de algunos productos comerciales de interïs se pueden cultivar los organismos productores de los productos en medios lïquidos. A veces resulta beneficioso eliminar los organismos de dichos medios lïquidos. Un mïtodo de eliminaciïn de los organismos consiste en flocularlos o agregarlos para facilitar su eliminaciïn. Los floculantes o agentes floculantes potencian la floculaciïn, provocando la agregaciïn de los coloides y otras partïculas en suspensiïn (por ejemplo, las cïlulas) presentes en los lïquidos, formando de este modo un flïculo. Los floculantes se utilizan en los procesos de tratamiento de aguas para mejorar la sedimentaciïn de las partïculas pequeïas. Por ejemplo, se puede utilizar un floculante en la filtraciïn de agua de piscina o de agua potable a fin de facilitar la eliminaciïn de las partïculas microscïpicas que, de otro modo, provocarïan que el agua fuera turbia y serïan difïciles de eliminar ïnicamente por filtraciïn.

Muchos floculantes son cationes multivalentes, tales como aluminio, hierro, calcio o magnesio. Estas molïculas de carga positiva interactïan con las partïculas y molïculas de carga negativa y reducen las barreras a la agregaciïn. Ademïs, muchas de estas sustancias quïmicas, a un pH adecuado y en otras condiciones adecuadas, tales como de temperatura y salinidad, reaccionan con el agua y forman hidrïxidos insolubles que, al precipitar, se unen y dan lugar a largas cadenas o mallas, atrapando fïsicamente las partïculas pequeïas en dicho flïculo de gran tamaïo.

Se conoce la floculaciïn de microalgas mediante la utilizaciïn de floculantes quïmicos. Las empresas que se dedican a la producciïn de floculantes fabrican y comercializan floculantes polimïricos de cadena larga, tales comopoliacrilamidas modificadas. ïstos se pueden presentar en forma seca o lïquida para su utilizaciïn en el proceso de floculaciïn. La poliacrilamida lïquida mïs comïn, por ejemplo, se suministra en forma de emulsiïn con un 10-40% de ingredientes activos, y el resto es lïquido portador, tensioactivos y lïtex.

Sin embargo, la utilizaciïn de floculantes quïmicos tiene diversas desventajas. Por ejemplo, su utilizaciïn en el tratamiento de aguas et al procesos exige la eliminaciïn posterior de los floculantes. La adiciïn y la eliminaciïn de los floculantes agrava los costes de la producciïn comercial del producto de interïs, disminuyendo de este modo la viabilidad econïmica de la producciïn.

Sumario Un aspecto de la presente memoria da a conocer vectores que comprenden un ïcido nucleico que codifica una fracciïn de floculaciïn y un elemento regulador unido para expresar la fracciïn de floculaciïn en el nïcleo de un organismo fotosintïtico. Las fracciones de floculaciïn que se utilizan en la presente invenciïn pueden comprender proteïnas de uniïn a hidratos de carbono, anticuerpos que se unen a un antïgeno de superficie celular de C. reinhardtii, D. salina, D. tertiolecta o H. pluvialis, lectina, proteïna FhuA, proteïna pb5 u otras proteïnas que forman un fuerte emparejamiento proteïna-proteïna que provoca la floculaciïn de las microalgas. Los elementos reguladores que se utilizan en los vectores pueden comprender un promotor constitutivo, un promotor inducible mediante luz, un promotor sensible al quïrum, un promotor sensible a la temperatura o un promotor sensible a la deficiencia de nitrïgeno. Los vectores que se dan a conocer en el presente documento tambiïn pueden contener ïcidos nucleicos capaces de dirigir la fracciïn de floculaciïn hacia la superficie celular y anclar una parte de la fracciïn de floculaciïn, de modo que se mantenga fuertemente unida sobre la superficie celular. Los vectores se utilizan para transformar organismos fotosintïticos no vasculares, tales como las microalgas, para su floculaciïn. En determinados casos, la fracciïn de anclaje puede ser opcional, ya que la secreciïn de la fracciïn de floculaciïn en el cultivo, dependiendo de la propiedad de la fracciïn de floculaciïn, es el mïtodo preferible para la floculaciïn.

Otro aspecto da a conocer procedimientos de floculaciïn que utilizan organismos fotosintïticos no vasculares. Entre los ejemplos de organismos fotosintïticos no vasculares se incluyen C. reinhardtii, D. salina, D. tertiolecta, S. dimorphus o H. pluvialis. Los mïtodos de floculaciïn pueden comprender la creaciïn de dos organismos fotosintïticos claramente diferentes mediante la transformaciïn con diferentes fracciones de floculaciïn y la provocaciïn de la floculaciïn al permitir que las dos fracciones de floculaciïn interactïen entre sï. Entre los ejemplos de fracciones de floculaciïn se incluyen la interacciïn proteïna-proteïna entre FhuA y pb5, las interacciones entre aglutininas especïficas del tipo de apareamiento, un emparejamiento anticuerpo-antïgeno y otras proteïnas capaces de reconocerse entre sï como pareja y formar un complejo proteïna-proteïna estable. Entre los ejemplos de mïtodos para la inducciïn de la floculaciïn de los organismos fotosintïticos no vasculares se encuentran la variaciïn de las condiciones de luz, la densidad del cultivo, la temperatura del cultivo o la disponibilidad de los nutrientes; la adiciïn de lectina, proteïnas, metales pesados, floculantes catiïnicos o quïmicos al cultivo; o la fijaciïn de los agentes de floculaciïn mencionados anteriormente a un soporte sïlido.

Otro aspecto da a conocer procedimientos para reciclar el lïquido de cultivo de un medio lïquido. Los organismos fotosintïticos no vasculares se pueden cultivar en medios con medios definidos conocidos en la tïcnica, tales como medio M min-70 o medio TAP. Con frecuencia, tras la floculaciïn es posible y econïmicamente beneficioso reciclar la parte lïquida del cultivo. En la presente memoria se dan a conocer procedimientos para permitir el reciclaje del lïquido, entre los cuales se incluye el cultivo de microorganismos que codifican una fracciïn de floculaciïn; poner en contacto el organismo con una facciïn de floculaciïn y, de este modo, flocular el organismo; y la eliminaciïn del microorganismo agregado del medio lïquido.

Un aspecto particular da a conocer un procedimiento de floculaciïn de un organismo fotosintïtico no vascular, que comprende expresar un ïcido nucleico exïgeno que codifica una primera fracciïn de floculaciïn en la superficie exterior de un organismo fotosintïtico no vascular y poner en contacto dicho organismo con una segunda fracciïn de floculaciïn. El organismo puede ser un miembro de los gïneros Chlamydomonas, Dunaliella,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de floculaciïn de un organismo fotosintïtico no vascular, que comprende expresar un ïcido nucleico exïgeno que codifica una primera fracciïn de floculaciïn como un componente de superficie celular de un primer organismo fotosintïtico no vascular; y poner en contacto dicho organismo con una segunda fracciïn de floculaciïn, floculïndose asï dicho organismo.

2. Procedimiento de floculaciïn de un organismo fotosintïtico no vascular, que comprende poner en contacto dicho organismo fotosintïtico no vascular con un segundo organismo, comprendiendo dicho segundo organismo un ïcido nucleico exïgeno que codifica una fracciïn de floculaciïn que se une a un componente de superficie de dicho organismo fotosintïtico no vascular, provocando asï la floculaciïn de dicho organismo fotosintïtico no vascular.

3. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 1, que comprende ademïs la transformaciïn de un segundo organismo con un segundo ïcido nucleico exïgeno que codifica dicha segunda fracciïn de floculaciïn; y la expresiïn de dicha segunda fracciïn de floculaciïn.

4. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 1, en el que dicha primera fracciïn de floculaciïn es una proteïna de uniïn a hidratos de carbono o un anticuerpo.

5. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 2, en el que dicha fracciïn de floculaciïn es una proteïna de uniïn a hidratos de carbono o un anticuerpo.

6. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 3, en el que dicha segunda fracciïn de floculaciïn es una proteïna de uniïn a hidratos de carbono o un anticuerpo.

7. Procedimiento segïn cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que dicha proteïna de uniïn a hidratos de carbono es una lectina.

8. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 7, en el que dicha proteïna de uniïn a hidratos de carbono se selecciona de entre el grupo que consiste en DC-SIGN, dectina-1, dectina-2, HECL, langerina, layilina, mincle, MMGL, Eselectina, P-selectina, L-selectina, DEC-205, Endo 180, receptor de manosa, receptor de fosfolipasa A2, sialoadhesina (siglec-1) , siglec-2, siglec-3, siglec-4, siglec-5, siglec-6, siglec-7, siglec-8 , siglec-9, siglec-10, siglec-11 y galectinas.

9. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 1, en el que (i) dicha segunda fracciïn de floculaciïn interactïa con dicha primera fracciïn de floculaciïn, y dicha segunda fracciïn de floculaciïn es una lectina, un hidrato de carbono, una proteïna, un metal pesado, un floculante catiïnico o quïmico; o (ii) dicha segunda fracciïn de floculaciïn estï unida a un soporte sïlido.

10. Procedimiento segïn cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que (i) dicho anticuerpo se une especïficamente a un antïgeno de superficie celular; o (ii) dicho anticuerpo es un anticuerpo univalente, multivalente

o polivalente.

11. Procedimiento segïn cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que por lo menos uno de dichos ïcidos nucleicos exïgenos comprende ademïs un elemento regulador, comprendiendo dicho elemento un promotor constitutivo, un promotor inducible mediante luz, un promotor sensible al quïrum, un promotor sensible a la temperatura, un promotor sensible a las sales o un promotor sensible a la concentraciïn de nitrïgeno.

12. Procedimiento segïn cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que (i) dicho segundo organismo es de la misma especie que dicho primer organismo; o (ii) dicho segundo organismo es de una especie diferente a dicho primer organismo.

13. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 3, en el que por lo menos uno de dichos ïcidos nucleicos exïgenos comprende ademïs un elemento de direccionamiento que permite que dicha primera fracciïn de floculaciïn, dicha segunda fracciïn de floculaciïn, o ambas, sean dirigidas a una superficie externa de dicho organismo.

14. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 3, en el que por lo menos uno de dichos ïcidos nucleicos exïgenos comprende una secuencia que codifica un elemento de anclaje que permite el anclaje de dicha primera fracciïn de floculaciïn, dicha segunda fracciïn de floculaciïn, o ambas, sobre una superficie externa de dicho primer organismo, dicho segundo organismo, o ambos.

15. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 2, en el que dicha fracciïn de floculaciïn es secretada por dicho segundo organismo.