Обзор стратегий внутриклеточного распределения железа, лежащих в основе роли −Fe в гетеротрофии и накоплении ТАГ. Источник: Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-50170-x
Одноклеточная зеленая водоросль Chromochloris zofingiensis является новым модельным организмом для исследования фотосинтеза и метаболизма. Предыдущие исследования показали, что при добавлении глюкозы Chromochloris zofingiensis отключает фотосинтез, перенаправляет свой метаболизм и накапливает большое количество липидов (предшественников биотоплива) и астаксантина (высокоценного антиоксиданта).
Группа ученых из Калифорнийского университета в Беркли и EMSL теперь показала, что клетки, выращенные с добавлением железа и глюкозы, могут поддерживать фотосинтез и тилакоиды, мембраны, где происходит перенос фотосинтетической энергии, при этом по-прежнему накапливая липиды. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Протеомные образцы, проанализированные исследователями EMSL, выявили метаболическую проводку клеток, связанную с потерей фотосинтеза и накоплением липидов. Просвечивающая электронная микроскопия, проведенная с использованием возможностей EMSL, позволила визуализировать тилакоиды, крахмал и накопление липидов.
Вместе с физиологическим анализом группа определила, что подавление фотосинтеза, опосредованное глюкозой, связано с перераспределением ресурсов железа в сторону дыхательных комплексов вместо фотосинтетических, а также с ферредоксин-зависимым десатуразным путем, который поддерживает накопление липидов по сравнению с синтезом тилакоидных липидов.
Более того, группа провела сравнительную эволюционную геномику на зеленых водорослях и сосудистых растениях, чтобы показать, как железо и метаболические трофические ограничения могут помочь в открытии генов для фотосинтеза и производства биотоплива.
Это исследование показывает, что в основе фотосинтетического эволюционного дерева Chromochloris zofingiensis является простым организмом, который можно использовать для изучения энергии, питательных веществ и фотосинтеза, и что эти результаты могут предоставить дорожную карту для улучшения производства биоэнергетических культур и биопродуктов.
Дополнительная информация: Тим Л. Джефферс и др., Железо спасает глюкозо-опосредованный фотосинтез Репрессия во время накопления липидов в зеленой водоросли Chromochloris zofingiensis, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-50170-x
Информация о журнале: Nature Communications
Предоставлено Environmental Molecular Sciences Laboratory
