Proceedings

Lipids and lipolytic enzymes of the microalga Isochrysis galbana

Lipides et enzymes lipolytiques de la microalgue Isochrysis galbana

Laboratoire Mer, Molécules, Santé (EA 2160), Université du Maine, IUT de Laval, 52 rue des Drs Calmette et Guérin, BP 2045, 53020 Laval cedex, France

^* Correspondence: laurent.poisson@univ-lemans.fr

Received: 27 January 2017
Accepted: 21 April 2017

Abstract

Marine microalgae are now well-known for their ability to produce omega-3 long chain polyunsaturated fatty acids (PUFAs) such as docosahexaenoic acid (DHA) and eicosapentaenoic acid (EPA). Among these microalgae, Isochrysis galbana has received increasing interest especially because of its high DHA content and its common use in hatchery to feed fish larvae and clams. Moreover, lipolysis occurring from the biomass harvest stage suggests that I. galbana may contain lipolytic enzymes with potential interesting selectivities. For these reasons, the potential of this microalga for the production of valuable lipids and lipolytic enzymes was investigated. Lipid analysis revealed that DHA is mainly located at the sn-2 position of the phospholipids. Thus, I. galbana was considered as an interesting starting material for the lipase catalyzed production of 1-lyso-2-DHA-phospholipids which are considered as convenient vehicles for the conveyance of DHA to the brain. Lipids from I. galbana can also be used for the enzyme-catalyzed production of structured phospholipids containing one DHA and one medium chain fatty acid in order to combine interesting therapeutic and biological benefits. Starting from total RNA extract from I. galbana, coding sequences of putative lipolytic enzymes were obtained by RACE and Nested PCR. The heterologous expression of a sequence designated IgTeCe was implemented. An expression plasmid was constructed by ligating the coding sequence to a plasmid vector and then cloned and expressed in E. coli. Results showed the effective functionality of plasmid construction for the production of a recombinant protein with the expected molecular mass. Moreover, local alignment using BLASTP and biochemical evidences support the hypothesis that the expressed protein is a thioesterase.

Résumé

Les microalgues marines sont maintenant bien connues pour leur aptitude à produire des acides gras à longue chaîne de la série ω-3 comme l'acide docosahexahénoïque (DHA) ou eicosapentaénoïque (EPA). Parmi ces microalgues, Isochrysis galbana connaît, ces dernières années, un intérêt croissant du fait d'un contenu lipidique riche en DHA et de son importante utilisation en écloserie pour nourrir les larves de poissons et les bivalves. D'autre part, la lipolyse souvent observée dès l'étape de collecte de la biomasse ainsi que la forte teneur en DHA suggère qu'I. galbana pourrait contenir des enzymes lipolytiques intéressantes en termes de sélectivité. Pour ces différentes raisons, le potentiel de cette microalgue pour la production de lipides d'intérêt et d'enzymes lipolytiques a été étudié. L'analyse des lipides d'I. galbana a tout d'abord révélé que le DHA était majoritairement greffé sur la position sn-2 des phospholipides. Dans ce contexte, les phospholipides d'I. galbana constituent une matière première intéressante pour la production, par voie enzymatique, de 1-lyso-2–DHA phospholipides, des composés intéressants pour optimiser le transport du DHA au niveau du cerveau. À partir des lipides d'I. galbana, on peut également envisager la production, toujours par voie enzymatique, de phospholipides structurés contenant du DHA et un acide gras à chaîne moyenne ce qui permet de combiner des intérêts thérapeutiques et biologiques intéressants. À partir des ARN totaux d'I. galbana, des séquences codant des enzymes lipolytiques putatives ont été obtenues par RACE et Nested PCR. L'expression hétérologue d'une séquence nommée IgTeCe a été initiée. Une construction plasmidique contenant la séquence codante a été clonée et exprimée avec E. coli. Les résultats ont montré que la construction plasmidique permettait bien d'obtenir une protéine recombinante avec la masse moléculaire attendue. D'autre part, l'outil d'alignement local de séquences, BLASTP, ainsi que des données biochimiques ont permis de confirmer l'hypothèse que la protéine obtenue était une thioestérase.