Genetic modification of Omega-3 fatty acid producing thraustochytrids: Establishment of vector system for promoter assays for Aurantiochytrium limacinum SR21 (ATCC MYA-1381)

Abstract

Thraustochytrids er enkeltcellede, heterotrofe og obligatoriske marine mikroorganismer. Disse organismene har vist et stort potensial for produksjon og akkumulering av den flerumettede fettsyren dokosaheksaensyre (DHA). Denne fettsyren har mange dokumenterte positive helsegevinster for mennesker og er også ettertraktet i en voksende oppdrettsnæring når det gjelder fôr til oppdrettsfisk. Målet med dette prosjektet var å konstruere et vektorsystem med lett erstattede ekspresjonsfaktorer. 4 slike vektorer ble konstruert. Alle 4 vektorer inneholdt reportergenet AcGFP1.

Når vektorsystemet var fullført, var neste trinn å transformere vektorene inn i thraustochytriden Aurantiochytrium limacinum SR21 (ATCC MYA-1381). Ved å innlemme ekspresjonsfaktorene og reportergenet i vektorene in i genomet til SR21, kunne forskjellen i ekspresjonsstyrken til de forskjellige promotorene måles. Dette vil gi en dypere forståelse av hvilken promotor som vil være egnet for SR21 når det gjelder å manipulere metabolsk flyt og utnytte deres unike metabolske egenskaper.

I dette projektet ble det ikke oppnådd noen vellykket transformasjon av SR21, siden thraustochytrids har vist seg å være svært vanskelig å transformere. For videre arbeid må utfordringene med å transformere SR21 løses. Når dette er gjort, kan vektorsystemet konstruert i dette prosjektet brukes til å teste promotorstyrken til de forskjellige promotorene som brukes i systemet. På grunn av deres sammensetning kan ekspresjonsfaktorene og reportergenet i vektorene enkelt erstattes. Dette ble gjort slik at videre testing av andre ekspresjonsfaktoer og reportergener er mulig. Vektorsystemet kan derfor bli et nyttig verktøy i fremtiden for å forstå hvordan man kan effektivt manipulere thraustochytrider og utnytte deres metabolske egenskaper.

Thraustochytrids are single celled, heterotrophic, and obligate marine microorganisms. These organisms have shown a great potential for production and accumulation of the polyunsaturated fatty acid docosahexaenoic acid (DHA). This fatty acid has many documented positive health benefits for humans and is also sought after in a growing aquaculture industry in terms of feed for farmed fish. The goal of this project was to successfully construct a vector system with easily replaced expression factors. 4 such vectors were successfully constructed. All 4 vectors contained the reporter gene AcGFP1.

Once the vector system was completed, the next step was to transform the vectors into the thraustochytrid Aurantiochytrium limacinum SR21 (ATCC MYA-1381). By integrating the expression factors and the reporter gene in the vectors into the genome of SR21, the difference in expression strength of the different promoters could be measured. This would give a deeper understanding of which promoter would be suitable for SR21 in terms of manipulating the metabolic flow and take advantage of their unique metabolic properties.

However no successful transformation of SR21 was achieved as thraustochytrids has proven to be quite difficult to transform. For further work the difficulty transforming SR21 would need to be overcome. Once this is done the vector system constructed in this project could be used to test the promoter strength of the different promoters used in the system. Due to their composition, the expression factors and the reporter gene in the vectors can easily be replaced. This was done so further testing of other expression factors and reporter genes is possible. The vector system could therefore be a useful tool in the future in understanding how to efficiently manipulate metabolic properties SR21.