Aspergillus oryzae is een belangrijk micro-organisme in de Japanse voedingsindustrie dat al meer dan 1.000 jaar wordt gebruikt bij de productie van gefermenteerd voedsel, zoals sake (rijstwijn), shoyu (sojasaus) en miso (sojabonenpasta)1,2. Het heeft het vermogen om een grote hoeveelheid eiwitten af te scheiden, zoals proteasen en amylasen3. Genoomsequentie-informatie voor A. oryzae is ook beschikbaar4. Bovendien zijn er krachtige en praktisch bruikbare genetische manipulatietechnieken ontwikkeld voor deze schimmel 5,6,7,8,9,10. Gunstige transformanten zijn gebruikt als gastheren voor secretoire productie van heterologe eiwitten 11,12,13,14.
Elektroporatie, Agrobacterium-gemedieerde transformatie en polyethyleenglycol (PEG)-gemedieerde protoplasttransformatie zijn de technieken die worden gebruikt voor het introduceren van heterologe genen in A. oryzae 15,16,17. De PEG-gemedieerde protoplasttransformatiemethode wordt op grote schaal gebruikt sinds deze voor het eerst werd gerapporteerd voor Neurospora crassa in 197918. Bij deze methode worden protoplasten bereid en gemengd met PEG en het heterologe gen dat in de cellen moet worden ingebracht. De wanden van protoplasten zijn enzymatisch aangetast, waardoor de cellen kwetsbaar zijn voor fysieke stress en veranderingen in osmotische druk19,20. De conventionele screeningsmethode die wordt gebruikt bij de secretoire productie van heterologe eiwitten omvat drie stappen: acquisitie van positieve transformanten (op zachte agarplaat), selectie van echte en valse transformanten (op agarplaat) en evaluatie van de secretoire productie van heterologe eiwitten (in vloeibare cultuur); elk van deze stappen duurt zeven dagen (Figuur 1). De conventionele methode duurt dus doorgaans ongeveer drie weken.
De tijd die nodig is voor het screenen van getransformeerde A. oryzae-cellen is veel langer dan die nodig is voor andere micro-organismen die vaak worden gebruikt in biotechnologisch onderzoek, waardoor het proces omslachtiger wordt. Bij gebruik van Escherichia coli als gastheer duurt het bijvoorbeeld ongeveer twee dagen vanaf de introductie van DNA tot de bevestiging van het effect21.
Om de beperking die gepaard gaat met het gebruik van A. oryzae zoals hierboven vermeld te omzeilen, wordt hierin een nieuwe screeningsmethode voor directe vloeibare cultuur (DLC) geïntroduceerd, die een snellere en eenvoudigere screening mogelijk maakt voor de evaluatie van de secretoire productie van heterologe eiwitten (Figuur 1). In de DLC-methode worden een uridine auxotrofe mutant en een voedingsrijk vloeibaar medium gebruikt. Met behulp van deze methode kan de screeningsstap worden voltooid binnen zes dagen na de introductie van DNA in de protoplasten in een kolfformaat van 200 ml of binnen 10 dagen in een microtiterplaatformaat met 24 putjes. Bovendien is de tijdrovende en arbeidsintensieve bereiding van agarplaatmedia bij deze methode niet nodig. Er is een enorm voordeel bij het gebruik van de nieuw beschreven methode, vooral gezien het feit dat de conventionele methode twee verschillende media vereist: de zachte agarplaat voor het verkrijgen van positieve transformatoren, die zorgvuldige behandeling en temperatuurregeling vereist, en vaste agarplaat voor de selectie van echte transformatoren.

Figuur 1: Schema van polyethyleenglycol (PEG)-gemedieerde protoplasttransformatie van de filamenteuze schimmel, Aspergillus oryzae.
(Bovenste paneel) Conventionele screeningsmethode. (Onderste paneel) Directe screeningsmethode voor vloeistofcultuur (DLC). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.