ريزجلبك كلاميدوموناس رينهارتي: كارخانه‌اي سبز براي توليد پروتئين‌هاي نو تركيب

Chlamydomonas reinhadtii as a novel photobioreactor to produce recombinant proteins

با توجه به كاربرد گسترده پروتئين‌ها در زمينه‌هاي مختلف علمي و صنعتي و عدم امكان استخراج بهينه و مقرون‌به‌صرفه آنها از منابع طبيعي، بهترين راه چاره براي دستيابي به منبعي نامحدود از اين مولكول‌هاي پيچيده زيستي استفاده از تكنولوژي پروتئين نوتركيب است. طي دهه‌هاي گذشته پيشرفت‌هاي حاصل در زمينه مهندسي ژنتيك و دست‌ورزي موجودات مختلف منجر به توسعه شمار زيادي از سيستم‌هاي بياني براي توليد انواع مختلف پروتئين‌ها به‌صورت محلول و فعال زيستي شده است. امروزه يكي از مطرح‌ترين سيستم‌هاي بيان براي توليد پروتئين‌هاي نوتركيب، ريزجلبك‌ها هستند. ريزجلبك‌ها گروه بزرگي از موجودات فتوسنتزكننده ميكروسكوپي هستند كه در اكوسيستم‌هاي آبي زندگي مي‌كنند. بيشتر پيشرفت‌ها در اين زمينه با استفاده از كلاميدوموناس رينهارتي (Chlamydomonas reinhardtii)، ريزجلبك يوكاريوتي تك‌سلولي و فتوسنتزكننده، به‌عنوان موجود مدل حاصل شده است. در اين مطالعه ابتدا سيستم‌هاي بياني مختلف و مزاياي سيستم كلاميدوموناس رينهارتي مورد بررسي قرار گرفته، سپس به شرح تفضيلي ساختار و چرخه زندگي اين جلبك استراتژي‌هاي موجود براي مهندسي هر سه ژنوم هسته‌اي، كلروپلاستي و ميتوكندريايي آن به‌منظور توليد سويه‌هاي نوتركيب و انواع سيستم‌ها و محيط كشت‌هاي مورد نياز براي كشت آن پرداخته و در پايان مراكز كشت و نگهداري ريزجلبك‌ها، از جمله كلاميدوموناس رينهارتي در جهان را معرفي مي‌كنيم.

Microalgae are microscopic algae found in a wide range of habitats including freshwater and marine systems. Over the last decades, biotechnological processes based on microalgae have been receiving increasing interest due to their potential to produce large quantities of valuable products used as human food supplements, pharmaceuticals and animal feed. Microalgae have also been proved as an efficient and cost-effective platform for recombinant protein production. Most progress in this field has been achieved using Chlamydomonas reinhardtii, a photosynthetic unicellular alga which has been mostly considered as a model organism in different studies. High growth rate, ease of cultivation, well-established genetics and the ability to perform post-translational modifications are the most beneficial attributes that have made C. reinhardtii an attractive system for the expression of recombinant proteins. In this review, we focus on C. reinhardtii as a novel platform for the development of advanced recombinant products and compare them with other commonly used expression systems. We also present a comprehensive overview of its structure, life cycle, culture systems, and media in detail and then discuss the strategies for engineering its three different genomes to produce recombinant cells. Finally, algal culture collections in the world are introduced.