James Umen, Ph. D., přidružený člen Donald Danforth Plant Science Center, a jeho kolegové objevili způsob, jak udělat z řas lepší producenty oleje, aniž by se obětoval růst. Zjištění byla publikována 6. září v článku nazvaném „Synergismus mezi inositol polyfosfáty a signalizací TOR kinázy při snímání živin, kontrole růstu a metabolismu lipidů u Chlamydomonas“v The Plant Cell. Umen a jeho tým včetně hlavního autora Inmaculada Couso, Ph. D. a spolupracovníci Bradley Evans Ph. D., ředitel, Proteomics & Mass Spectrometry, a Doug Allen, Ph. D., USDA Research Scientist z Danforth Center identifikovali mutaci v zelené řase Chlamydomonas, která podstatně odstraňuje omezení, které je široce rozšířené. pozorováno u mikrořas, kde lze nejvyšší výnosy oleje získat pouze z hladovějících kultur.
Umen a jeho tým našli mutaci akumulující olej v Chlamydomonas, nazvanou vip1-1, zatímco zkoumali, jak spolu dva konzervované signalizační systémy interagují. Jeden systém zahrnuje protein zvaný TOR (cíl rapamycinu), jehož aktivita je vyladěna tak, aby odpovídala rychlosti růstu buněk s hladinami živin v prostředí. Druhý systém zahrnuje rodinu proteinů nazývaných VIP, které produkují vysoce fosforylované malé molekuly zvané inositol polyfosfáty, o nichž se předpokládá, že působí jako intracelulární signály, ale jejichž funkce v řasách není dobře definována. Tým zjistil, že když byla aktivita VIP snížena mutací vip1-1, buněčný růst se stal extrémně senzibilizovaným na změny v aktivitě TOR; ale neočekávaně byla tato citlivost závislá na zdrojích uhlíkových živin, které měly buňky k dispozici. Když bylo buňkám vip1-1 inhibovaným TOR poskytnuto světlo pro fotosyntézu a doplněno acetátem - "volným" zdrojem uhlíku navíc - jejich růst byl zcela zastaven. Mutace vip1-1 však neměla žádný dopad na TOR-inhibovaný buněčný růst, když byl odstraněn acetát a atmosférický CO2 byl jediným zdrojem uhlíku.
Spojení mezi acetátem a růstovým chováním buněk vip1-1 vedlo Umena a jeho tým k dalšímu zkoumání mutanta, aby zjistili, zda má další metabolické změny, které by bylo možné detekovat bez narušení signalizace TOR. Je pozoruhodné, že zjistili, že aktivně rostoucí buňky vip1 byly olejové nadbytečné akumulátory, které ve srovnání s normálními buňkami vytvářely extra zásobní olej, a to bez významného růstu. Navíc za podmínek hladovění, kdy normální buňky výrazně zvyšují obsah oleje, ho buňky vip1-1 zvýšily ještě více, a to až na dvojnásobek výtěžku pozorovaného u normálních buněk.
„Naše studie odhaluje nový způsob, jak pochopit, jak buňky řídí metabolismus a ukládání uhlíku,“řekl Inmaculada Couso, Ph. D., postdoktorand, Ústav biochemie rostlin a fotosyntézy. "Když dešifrujeme signální kód inositolpolyfosfátu, otevírá se nám vyhlídka na to, že budeme schopni přeprogramovat metabolismus a udělat z řas lepší producenty ropy nebo jiných vysoce hodnotných sloučenin bohatých na uhlík."
