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Evaluation of Gene Expression and Alginate Production in Response to Oxygen Transfer in Continuous Culture of Azotobacter vinelandii
Indexado
WoS WOS:000340880900069
Scopus SCOPUS_ID:84924850878
DOI 10.1371/JOURNAL.PONE.0105993
Año 2014
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



Alginates are polysaccharides used as food additives and encapsulation agents in biotechnology, and their functional properties depend on its molecular weight. In this study, different steady-states in continuous cultures of A. vinelandii were established to determine the effect of the dilution rate (D) and the agitation rate on alginate production and expression of genes involved in alginate polymerization and depolymerization. Both, the agitation and dilution rates, determined the partitioning of the carbon utilization from sucrose into alginate and CO2 under oxygen-limiting conditions. A low D (0.07 h(-1)) and 500 rpm resulted in the highest carbon utilization into alginate (25%). Quantitative real-time polymerase chain reaction was used to determine the transcription level of six genes involved in alginate polymerization and depolymerization. In chemostat cultures at 0.07 h(-1), the gene expression was affected by changes in the agitation rate. By increasing the agitation rate from 400 to 600 rpm, the algE7 gene expression decreased tenfold, whereas alyA1, algL and alyA2 gene expression increased between 1.5 and 2.8 times under similar conditions evaluated. Chemostat at 0.07 h(-1) showed a highest alginate molecular weight (580 kDa) at 500 rpm whereas similar molecular weights (480 kDa) were obtained at 400 and 600 rpm. The highest molecular weight was not explained by changes in the expression of alg8 and alg44 (genes involved in alginate polymerization). Nonetheless, a different expression pattern observed for lyases could explain the highest alginate molecular weight obtained. Overall, the results suggest that the control of alginate molecular weight in A. vinelandii cells growing in continuous mode is determined by a balance between the gene expression of intracellular and extracellular lyases in response to oxygen availability. These findings better our understanding of the biosynthesis of bacterial alginate and help us progress toward obtain tailor-made alginates.

Revista



Revista ISSN
P Lo S One 1932-6203

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Disciplinas de Investigación



WOS
Biology
Multidisciplinary Sciences
Scopus
Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Diaz-Barrera, Alvaro Hombre Pontificia Universidad Católica de Valparaíso - Chile
2 MARTINEZ-DIAZ, FABIOLA Mujer Pontificia Universidad Católica de Valparaíso - Chile
3 Guevara-Pezoa, Felipe Hombre Pontificia Universidad Católica de Valparaíso - Chile
3 Pezoa, Felipe Guevara Hombre Pontificia Universidad Católica de Valparaíso - Chile
4 ACEVEDO-CANALA ECHEVERRIA, FRANCISCA Hombre Pontificia Universidad Católica de Valparaíso - Chile

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Origen de Citas Identificadas



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Citas No-identificadas: 63.64 %

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Citas Identificadas: 36.36 %
Citas No-identificadas: 63.64 %

Financiamiento



Fuente
FONDECYT
DI-PUCV

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Agradecimientos



Agradecimiento
The authors acknowledge FONDECYT Grants 11110311 and DI-PUCV 203.784 for financial support. The funders had no role in study design, data collection and analysis, decision to publish, or preparation of the manuscript.

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