Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Oppdagelse av CO2-lagringssystemer i alger gir nytt potensial for bærekraftig biodrivstoffproduksjon

Anonim

James Umen, Ph.D., assosiert medlem ved Donald Danforth Plant Science Center, og kolleger har oppdaget en måte å gjøre alger bedre oljeprodusenter uten å ofre vekst. Resultatene ble publisert 6. september i en tittel med tittelen "Synergisme mellom inositolpolyfosfater og TOR-kinase-signalering i næringsavkjenning, vekstkontroll og lipidmetabolisme i Chlamydomonas, " i planten cellen . Umen og hans team, inkludert hovedforfatter Inmaculada Couso, Ph.D., og samarbeidspartnere Bradley Evans Ph.D., regissør, Proteomics & Mass Spectrometry og Doug Allen, Ph.D., USDA Forskningsforsker ved Danforth Center, identifiserte en mutasjon i den grønne algen Chlamydomonas som vesentlig fjerner en begrensning som er mye observert i mikroalger der de høyeste utbyttene av olje kun kan oppnås fra sultende kulturer.

annonse


Umen og hans team fant den oljeakkumulerende mutasjonen i Chlamydomonas, kalt vip1-1, mens de undersøkte hvordan to konserverte signalsystemer interagerer med hverandre. Ett system innebærer et protein kalt TOR (mål for rapamycin) hvis aktivitet er innstilt for å matche cellevekstraten med næringsnivåer i miljøet. Det andre systemet innebærer en familie av proteiner kalt VIP som produserer høyt fosforforylerte små molekyler kalt inositolpolyfosfater som antas å virke som intracellulære signaler, men hvis funksjon i alger ikke er veldefinert. Teamet fant at når VIP-aktivitet ble redusert av vip1-1- mutasjonen, ble celleveksten ekstremt sensitiv for endringer i TOR-aktivitet; men uventet var denne følsomheten avhengig av kilder til karbonnæringsstoffer som cellene hadde tilgjengelig. Når TOR-hemmede vip1-1- celler ble gitt lys for fotosyntese og supplert med acetat - en "fri" kilde til ekstra karbon - ble deres vekst fullstendig arrestert. Imidlertid hadde vip1-1- mutasjonen ingen innvirkning på TOR-hemmet cellevekst når acetat ble fjernet og atmosfærisk CO2 var den eneste karbonkilden.

Forbindelsen mellom acetat og vekstadferdigheten til vip1-1- celler førte til at Umen og hans team undersøkte mutanten videre for å se om det hadde andre metabolske forandringer som kunne oppdages uten å forstyrre TOR-signalering. Bemerkelsesverdig fant de at aktivt voksende vip1- celler var oljen overakkumulatorer som gjorde ekstra lagringsolje sammenlignet med normale celler, og gjorde det uten å pådra seg en betydelig vekststraff. Dessuten øker vip1-1- cellene under stervasjonsbetingelser når normale celler øker oljeinnholdet betydelig, med enda mer med opp til dobbelt så høye utbytter som sett i normale celler.

"Vår studie viser en ny måte å forstå hvordan celler kontrollerer karbon metabolisme og lagring, " sa Inmaculada Couso, Ph.D., postdoktorale forsker, Institutt for plantebiokemi og fotosyntese. "Når vi deklarerer inositolpolyfosfat-signalkoden, åpner vi opp utsiktene til å kunne omprogramme metabolisme og gjøre alger bedre produsenter av olje eller andre høyverdige karbonrike forbindelser."

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Donald Danforth Plant Science Center . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Inmaculada Couso et al. Synergisme mellom inositolpolyfosfater og TOR-kinase-signalering i næringsavkjenning, vekstkontroll og lipidmetabolisme i Chlamydomonas . Plantecellen, oktober 2016 DOI: 10.% u200B1105 /% u200Btpc.% U200B16.% U200B00351