Enhanced biomass, lipid and bioactive compounds from CRISPR-Cas9, CRISPRi and ASGARD based genetically modified microalgae: a promising frontier in biotechnology
In recent years, genetic engineering has witnessed a remarkable shift towards harnessing the potential of microalgae for various applications including enhanced biomass production, biofuel production, wastewater treatment and the synthesis of valuable bioactive compounds. Our previous study has prov...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
M.G. Kholodny Institute of Botany, NAS of Ukraine
2025
|
| Онлайн доступ: | https://algologia.co.ua/journal/article/view/35.2.85 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Algologia |
Репозитарії
Algologia| id |
oai:algologia.co.ua:article-99 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Algologia |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-06-11T04:34:15Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic_facet |
Chlorella vulgaris CRISPR-Cas9 біоактивні сполуки біомаса біопаливо генетична інженерія мікроводорості microalgae Chlorella vulgaris genetic engineering CRISPR-Cas9 biomass biofuel bioactive compounds |
| format |
Article |
| author |
Josephine, A. Kumar, T.S. Ashok Kumar, S. Dharani, G. Kirubagaran, R. |
| spellingShingle |
Josephine, A. Kumar, T.S. Ashok Kumar, S. Dharani, G. Kirubagaran, R. Enhanced biomass, lipid and bioactive compounds from CRISPR-Cas9, CRISPRi and ASGARD based genetically modified microalgae: a promising frontier in biotechnology |
| author_facet |
Josephine, A. Kumar, T.S. Ashok Kumar, S. Dharani, G. Kirubagaran, R. |
| author_sort |
Josephine, A. |
| title |
Enhanced biomass, lipid and bioactive compounds from CRISPR-Cas9, CRISPRi and ASGARD based genetically modified microalgae: a promising frontier in biotechnology |
| title_short |
Enhanced biomass, lipid and bioactive compounds from CRISPR-Cas9, CRISPRi and ASGARD based genetically modified microalgae: a promising frontier in biotechnology |
| title_full |
Enhanced biomass, lipid and bioactive compounds from CRISPR-Cas9, CRISPRi and ASGARD based genetically modified microalgae: a promising frontier in biotechnology |
| title_fullStr |
Enhanced biomass, lipid and bioactive compounds from CRISPR-Cas9, CRISPRi and ASGARD based genetically modified microalgae: a promising frontier in biotechnology |
| title_full_unstemmed |
Enhanced biomass, lipid and bioactive compounds from CRISPR-Cas9, CRISPRi and ASGARD based genetically modified microalgae: a promising frontier in biotechnology |
| title_sort |
enhanced biomass, lipid and bioactive compounds from crispr-cas9, crispri and asgard based genetically modified microalgae: a promising frontier in biotechnology |
| title_alt |
Покращена біомаса, ліпіди та біоактивні сполуки з генетично модифікованих мікроводоростей на основі CRISPR-Cas9, CRISPRi та ASGARD: перспективний рубіж у біотехнології |
| description |
In recent years, genetic engineering has witnessed a remarkable shift towards harnessing the potential of microalgae for various applications including enhanced biomass production, biofuel production, wastewater treatment and the synthesis of valuable bioactive compounds. Our previous study has proven that genetic modifications of Chlorella vulgaris Beijer. using random mutagenesis significantly enhanced the lipid content, making it more ideal for biofuel production in C. vulgaris. However, efficient genetic engineering tools are still lacking in their ability to simultaneously augment the overall production of biomass and bioactive compounds. The present review discusses the most recent tools and strategies that are used to engineer microalgal strains, from culturing to modern gene-editing techniques like Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR) and CRISPR associated protein 9 (CRISPR-Cas9). Numerous studies have reported that targeted nucleases represent a remarkable advancement in genome manipulation, offering unparalleled precision. A novel variant of CRISPR, known as CRISPRi technique was reported to yield significant outcomes in microalgal species even under non-stressful conditions. Further, to curtail the bottlenecks due to high guanine-cytosine contents of DNA in microalgae, a new approach such as Adaptive Single Guide Assisted Regulation DNA (ASGARD) was explored along with CRISPRi, which yielded higher lipid and protein contents, thus finding indispensable applications in industry. Hence, this review effectively conveys the advantages and disadvantages associated with various genetic engineering tools and the complexity and precision required in genetic modification and the resulting potential for improved biomass, lipid and bioactive compounds productivity in marine microalgal species. |
| publisher |
M.G. Kholodny Institute of Botany, NAS of Ukraine |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://algologia.co.ua/journal/article/view/35.2.85 |
| work_keys_str_mv |
AT josephinea enhancedbiomasslipidandbioactivecompoundsfromcrisprcas9crispriandasgardbasedgeneticallymodifiedmicroalgaeapromisingfrontierinbiotechnology AT kumarts enhancedbiomasslipidandbioactivecompoundsfromcrisprcas9crispriandasgardbasedgeneticallymodifiedmicroalgaeapromisingfrontierinbiotechnology AT ashokkumars enhancedbiomasslipidandbioactivecompoundsfromcrisprcas9crispriandasgardbasedgeneticallymodifiedmicroalgaeapromisingfrontierinbiotechnology AT dharanig enhancedbiomasslipidandbioactivecompoundsfromcrisprcas9crispriandasgardbasedgeneticallymodifiedmicroalgaeapromisingfrontierinbiotechnology AT kirubagaranr enhancedbiomasslipidandbioactivecompoundsfromcrisprcas9crispriandasgardbasedgeneticallymodifiedmicroalgaeapromisingfrontierinbiotechnology AT josephinea pokraŝenabíomasalípíditabíoaktivníspolukizgenetičnomodifíkovanihmíkrovodorostejnaosnovícrisprcas9crispritaasgardperspektivnijrubížubíotehnologíí AT kumarts pokraŝenabíomasalípíditabíoaktivníspolukizgenetičnomodifíkovanihmíkrovodorostejnaosnovícrisprcas9crispritaasgardperspektivnijrubížubíotehnologíí AT ashokkumars pokraŝenabíomasalípíditabíoaktivníspolukizgenetičnomodifíkovanihmíkrovodorostejnaosnovícrisprcas9crispritaasgardperspektivnijrubížubíotehnologíí AT dharanig pokraŝenabíomasalípíditabíoaktivníspolukizgenetičnomodifíkovanihmíkrovodorostejnaosnovícrisprcas9crispritaasgardperspektivnijrubížubíotehnologíí AT kirubagaranr pokraŝenabíomasalípíditabíoaktivníspolukizgenetičnomodifíkovanihmíkrovodorostejnaosnovícrisprcas9crispritaasgardperspektivnijrubížubíotehnologíí |
| first_indexed |
2025-07-17T12:32:29Z |
| last_indexed |
2025-07-17T12:32:29Z |
| _version_ |
1839769426692407296 |
| spelling |
oai:algologia.co.ua:article-992025-06-11T04:34:15Z Enhanced biomass, lipid and bioactive compounds from CRISPR-Cas9, CRISPRi and ASGARD based genetically modified microalgae: a promising frontier in biotechnology Покращена біомаса, ліпіди та біоактивні сполуки з генетично модифікованих мікроводоростей на основі CRISPR-Cas9, CRISPRi та ASGARD: перспективний рубіж у біотехнології Josephine, A. Kumar, T.S. Ashok Kumar, S. Dharani, G. Kirubagaran, R. Chlorella vulgaris CRISPR-Cas9 біоактивні сполуки біомаса біопаливо генетична інженерія мікроводорості microalgae Chlorella vulgaris genetic engineering CRISPR-Cas9 biomass biofuel bioactive compounds In recent years, genetic engineering has witnessed a remarkable shift towards harnessing the potential of microalgae for various applications including enhanced biomass production, biofuel production, wastewater treatment and the synthesis of valuable bioactive compounds. Our previous study has proven that genetic modifications of Chlorella vulgaris Beijer. using random mutagenesis significantly enhanced the lipid content, making it more ideal for biofuel production in C. vulgaris. However, efficient genetic engineering tools are still lacking in their ability to simultaneously augment the overall production of biomass and bioactive compounds. The present review discusses the most recent tools and strategies that are used to engineer microalgal strains, from culturing to modern gene-editing techniques like Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR) and CRISPR associated protein 9 (CRISPR-Cas9). Numerous studies have reported that targeted nucleases represent a remarkable advancement in genome manipulation, offering unparalleled precision. A novel variant of CRISPR, known as CRISPRi technique was reported to yield significant outcomes in microalgal species even under non-stressful conditions. Further, to curtail the bottlenecks due to high guanine-cytosine contents of DNA in microalgae, a new approach such as Adaptive Single Guide Assisted Regulation DNA (ASGARD) was explored along with CRISPRi, which yielded higher lipid and protein contents, thus finding indispensable applications in industry. Hence, this review effectively conveys the advantages and disadvantages associated with various genetic engineering tools and the complexity and precision required in genetic modification and the resulting potential for improved biomass, lipid and bioactive compounds productivity in marine microalgal species. В останні роки генна інженерія досягла значних успіхів у використанні потенціалу мікроводоростей для різних цілей, включаючи збільшення виробництва біомаси, біопалива, очищення стічних вод та синтез цінних біологічно активних сполук. Наше попереднє дослідження довело, що генетичні модифікації Chlorella vulgaris Beijer. з використанням випадкового мутагенезу значно підвищують вміст ліпідів, що робить її більш придатною для виробництва біопалива. Однак ефективні інструменти генної інженерії все ще не здатні одночасно збільшувати загальне виробництво біомаси та біологічно активних сполук. У цьому огляді обговорюються найновіші інструменти та стратегії використання для удосконалення біотехнологічного потенціалу штамів мікроводоростей, від культивування до сучасних методів редагування генів, таких як кластерні регулярно розташовані короткі паліндромні повтори (CRISPR) та CRISPR- асоційований білок 9 (CRISPR-Cas9). Численні дослідження показали, що метод цільових нуклеаз є визначним прогресом у маніпуляціях з геномом, забезпечуючи неперевершену точність. Новий варіант CRISPR, відомий як техніка CRISPRi, дає значні результати при роботі з мікроводоростями навіть у нестресових умовах. Крім того, для усунення труднощів, пов'язаних з високим вмістом гуаніну-цитозину в ДНК мікроводоростей, разом з CRISPRi було досліджено новий підхід — адаптивне однонаправляюче допоміжне регулювання ДНК (ASGARD), що забезпечив вищий вміст ліпідів і білків, завдяки чому його широко застосовують у виробництві. В огляді аналізуються переваги та недоліки різних інструментів генної інженерії, а також обговорюються складність і точність, необхідні для генетичної модифікації, і результуючий потенціал для покращення продуктивності біомаси, ліпідів і біоактивних сполук у морських мікроводоростей. M.G. Kholodny Institute of Botany, NAS of Ukraine 2025-05-30 Article Article application/pdf https://algologia.co.ua/journal/article/view/35.2.85 10.15407/alg35.02.85 Algologia; Vol. 35 No. 2 (2025); 85-103 Альгологiя; Том 35 № 2 (2025); 85-103 Альгология; Том 35 № 2 (2025); 85-103 2413-5984 0868-8540 10.15407/alg35.02 uk https://algologia.co.ua/journal/article/view/35.2.85/107 Copyright (c) 2025 A. Josephine, T.S. Kumar, S. Ashok Kumar, G. Dharani, R. Kirubagaran (Author) https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |