Evaluación de la funcionalidad de un péptido antimicrobiano producido en microalgas

Abstract

La resistencia antimicrobiana es uno de los mayores desafíos que aquejan al sector salud en nuestra actualidad, es por ello que es urgente tomar medidas preventivas y de acción frente a esta situación. La nisina es un péptido antimicrobiano con actividad bactericida demostrada contra bacterias Gram positivas. La producción recombinante de este péptido en microalgas podría permitir su producción a gran escala. Este trabajo evaluó el uso de tres microalgas verdes, Scenedesmus acutus, Chlorella vulgaris, y Nannochloropsis oculata como sistema de expresión para la producción de nisina. Se diseñó un gen sintético que codifica para el péptido nisina y se clonó en el vector pChlamy-1. La transformación nuclear de la microalga se llevó a cabo mediante cocultivo con Agrobacterium tumefaciens utilizando higromicina B como agente de selección. Se realizó la prueba reacción en cadena de la polimerasala cual confirmó la presencia del gen transgén las líneas transformantes. Se utilizó la técnica de ensayo por inmunoabsorción ligado a enzimas para analizar la proteína total de la microalga. Los resultados mostraron que nisina se expresa principalmente en la proteína soluble total en S. acutus, con el rendimiento más alto alcanzando de 2.24 µg/µL. Los estudios antimicrobianos mostraron que se requieren 650 µg/mL de proteína soluble total de la linea AC39 para inhibir el crecimiento de bacterias Gram positivas como Staphylococcus aureus (ATCC 29213) y Listeria monocytogenes (ATCC 19118) y 2,500 µg/mL para Enterococcus faecalis (ATCC 29212). Se midió la secreción de las citocinas IL-6, TNF-α e IL-10 en una línea celular de monocitos de origen humano y se determinó que no hay una respuesta inflamatoria y actividad hemaglutinante de las proteínas solubles totales de Scenedesmus acutus transgénico. Los resultados de este trabajo ofrecen una alternativa para la producción de nisina en Scenedesmus acutus

Antimicrobial resistance is one of the greatest challenges currently facing the health sector, which is why preventive and active measures against this situation are urgently needed. Nisin is an antimicrobial peptide with demonstrated bactericidal activity against Gram-positive bacteria. Recombinant production of this peptide in microalgae could enable its large-scale production. This study evaluated the use of the microalgae Scenedesmus acutus, Chlorella vulgaris, and Nannochloropsis oculata as an expression system to produce nisin. A synthetic gene encoding the nisin peptide was designed and cloned into the pChlamy-1 vector. Nuclear transformation of the microalgae was carried out by cocultivation with Agrobacterium tumefaciens, using hygromycin B as a selection agent. Polymerase Chain Reaction was used to confirm the presence of the transgene in the transformed lines. The Enzyme-Linked Immunosorbent Assay as employed to analyze the total protein extract of the microalga. The results showed that nisin is mainly expressed in the total soluble protein fraction of S. acutus, with the highest yield reaching up to 2.24 µg/µL. Antimicrobial assays showed that 650 µg/mL of total soluble protein from strain AC39 is required to inhibit the growth of Gram-positive bacteria such as Staphylococcus aureus (ATCC 29213) and Listeria monocytogenes (ATCC 19118) and 2,500 µg/mL for Enterococcus faecalis (ATCC 29212). The secretion of cytokines IL-6, TNF-α, and IL-10 was measured in a human monocyte cell line, and it was determined that there is no inflammatory response or hemagglutinating activity in the total soluble proteins of transgenic Scenedesmus acutus. The results of this study provide an alternative for the production of nisin in Scenedesmus acutus.