Modulation de l’activité des enzymes antioxydants pour l’augmentation de la production des caroténoïdes à partir de microalgues
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Date
2023
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Publisher
Université d'Oum El Bouaghi
Abstract
La biotechnologie des microalgues est devenue un domaine de recherche prometteur pour la production de sous-produits de grande valeur, durables et respectueux de l'environnement, en particulier pour les caroténoïdes. L'accumulation en masse de caroténoïdes secondaires dans les microalgues est principalement induite par le stress oxydatif des cellules. Dans cette recherche, nous avons étudié les effets de l'inhibition de l'activité des enzymes antioxydants sur la caroténogenèse chez une microalgue Dactylococcus dissociatus MT1. Les activités de quatre grandes familles d'enzymes antioxydants, à savoir la superoxyde dismutase (SOD), la catalase (CAT), la glutathion peroxydase (GPX) et l'ascorbate perxodase (APX), ont été inhibées par des inhibiteurs pertinents pendant la culture sous stress de D. dissociatus afin d'observer les effets sur la caroténogenèse. Une diminution de 91 % de l'activité a été observée pour la CAT, par rapport aux témoins sans aucun inhibiteur ajouté, suivie par 65 %, 61 % et 47 % pour les enzymes SOD, APX et GPX, respectivement. De manière concomitante, il a été constaté que cette inhibition partielle avait des influences substantielles sur l'accumulation de caroténoïdes, avec les niveaux de production les plus élevés obtenus dans les conditions d'inhibition de la CAT et une augmentation de 2,6 fois de la concentration en caroténoïdes observée, en comparaison avec les conditions de culture de contrôle. Nous concluons que la modulation des activités des enzymes antioxydantes pourrait conduire à la surproduction de caroténoïdes dans cette culture cellulaire de microalgues, cette nouvelle approche d'optimisation des processus de caroténogenèse pour les cultures cellulaires de D. dissociatus pourrait être transférable à d'autres systèmes de culture cellulaire et pourrait avoir un impact important sur l'industrie de la production de caroténoïdes.
Microalgal biotechnology has become a promising field of research for the production of valuable, sustainable and environmentally friendly byproducts, especially for carotenoids. Bulk accumulation of secondary carotenoids in microalgae are mostly induced by oxidative stress of cells. In this research, we investigated the effects of antioxidant enzyme activity inhibition on carotenogenesis in a microalga Dactylococcus dissociatus MT1. The activities of four major antioxidant enzyme families, namely superoxide dismutase (SOD), catalases (CAT), glutathione peroxydases (GPX) and ascorbate perxodases (APX), were inhibited by relevant inhibitors during the stressed cultivation of D. dissociatus to observe the effects on carotenogensis. A 91% decrease in activity was observed for CAT, comparing with controls without any inhibitors added, followed by 65%, 61%, and 47% for the enzymes SOD, APX, and GPX, respectively. Concomitantly, it was found that this partial inhibition had substantial influences on the accumulation of carotenoids, with the highest production levels obtained in CAT inhibition conditions and an increase of 2.6 times of carotenoid concentration observed, comparing with control cultivation conditions. We conclude that the modulation of antioxidant enzyme activities could lead to the overproduction of carotenoids in this microalgal cell culture, and we expect that this novel approach of optimizing carotenogenesis processes for D. dissociatus cell cultures could be transferrable to other cell culture systems and might have an important impact on the carotenoid production industry.
Description
Keywords
Microalgue, Dactylococcus dissociatus, Enzymes antioxydantes