Impact of scaled-down on dissolved oxygen fluctuations at different levels of the lipase synthesis pathway of Yarrowia lipolytica/Impact des fluctuations en oxygène dissous à différents niveaux de la synthèse de lipases par Yarrowia lipolytica

Headnote

The impact of the fluctuations in dissolved oxygen tension (DOT) on the lipase production by Yarrowia lipolytica has been investigated in a scale-down reactor (SDR). This bioreactor comprises a 20 l agitated vessel with an automatic valve controlling the opening and closure of the air flow line. This kind of scale-down apparatus is used in order to generate DOT gradients encountered in large-scale, while maintaining the other environmental conditions constant. The impact of DOT fluctuations has been estimated at three levels of the lipase synthesis machinery: lipase gene expression, lipase translation, lipase excretion to the extracellular medium. Among these levels, the performance of lipase production under oscillating DOT was significantly affected at the lipase gene expression level.

Keywords. Lipase, RT-qPCR, scale-down, microbial stress.

Impact des fluctuations en oxygène dissous à différents niveaux de la synthèse de lipases par Yarrowia lipolytica. L'influence des fluctuations de la concentration en oxygène dissous sur la production de lipase par Yarrowia lipolytica a été étudiée dans des bioréacteurs scale-down permettant de reproduire à l'échelle du laboratoire les fluctuations caractéristiques de l'échelle industrielle. Dans notre cas, ces fluctuations ont été générées par un système de contrôle de la vanne d'admission d'air du bioréacteur. Différentes fréquences d'ouverture/fermeture de la vanne d'admission d'air ont été considérées et leur impact a été estimé à trois étapes de synthèse de la lipase : l'expression du gène LIP2 codant pour la lipase (par RT-qPCR), la traduction des ARNm en protéine (par un système rapporteur LacZ) et l'excrétion de la lipase dans le milieu de culture (par dosage de l'activité lipase dans le milieu de culture). De cette manière, il a pu être montré que les fluctuations en oxygène dissous affectent la synthèse de la lipase au niveau transcriptionnel.

Mots-clés. Lipase, RT-qPCR, scale-down, stress microbien.

1. INTRODUCTION

Microbial lipases have received increasing interest due to their wide variety of utilization (Jaeger et al., 1994). The intensive production of lipase application requires the development of adequate large-scale cultivation methods. However, the optimal conditions of lipase production and the influence of extracellular factors (such as the carbon source level, pH, dissolved oxygen tension, nitrogen source, etc.) are determined generally at laboratory scale for economic reason, and then the results are translated to the industrial scale. However, large-scale bioreactors...