Выявление путей производства масла в водорослях без их гибели

Водоросли — это микроорганизмы, которые могут стать источником устойчивого биотоплива. Некоторые водоросли, такие как Chlamydomonas reinhardtii ("Chlamy"), производят энергоемкие масла (липиды) в условиях стресса, которые затем можно преобразовать в топливо. Однако задача состоит в том, чтобы вызвать стресс, достаточный для выработки липидов, но не убивающий клетки.

В исследовании, опубликованном 27 июля 2015 года в журнале Nature Plants, команда ученых из Объединенного института генома Министерства энергетики США (DOE JGI) проанализировала гены, активирующиеся во время производства липидов у водорослей.

Поиск в условиях стресса

Команда культивировала клетки Chlamy и лишала их азота или серы — стрессовых условий, которые приводят к выработке липидов. Затем они проанализировали хроматин (комплекс ДНК и белков) и транскриптомы (профили экспрессии генов), сравнив их с данными незастрессованных клеток.

В результате анализа общегеномных данных были идентифицированы два фактора транскрипции, играющих ключевую роль в накоплении липидов. Один из них, PSR1, был изучен подробно.

«Изучая модификации хроматина, мы можем выявить изменения в белках, связанных с ДНК, в масштабе всего генома, и затем целенаправленно исследовать гены, чье регулирование меняется в условиях производства липидов», — пояснила первый автор исследования Чиу Йи Нган (DOE JGI).

«Исследование также показало, как можно заставить клетки производить много липидов, не погибая от голода, путем сверхэкспрессии PSR1. Эта стратегия потенциально применима к другим промышленным видам водорослей, лучше подходящим для крупномасштабного производства биотоплива», — добавил соавтор Аксель Визель (DOE JGI).

Применение геномных технологий

Это исследование не только помогает в разработке целенаправленных подходов к производству липидов для биотоплива, но и успешно демонстрирует эффективную стратегию интеграции эпигеномных данных и данных об экспрессии генов.

«Такое функциональное исследование геномов, как часть 10-летней стратегической программы JGI, ожидается широко применимым к другим растениям и грибам, регуляторные пути генов которых все еще остаются загадкой», — отметила автор-корреспондент Чиа-Лин Вей (DOE JGI). Работа в этом направлении продолжается на многих других видах, имеющих значение для энергетики.