Ученые идентифицировали белок, регулятор ремоделирования липидов 1 (LRL1), в микроскопических водорослях, который участвует в производстве триацилглицерина, предшественника биотоплива. Кроме того, они раскрывают дополнительные белки и биохимические пути, которые способствуют производству этого предшественника, и показывают, что белок особенно функционирует, ограничивая фосфор в окружающей среде. Их результаты могут помочь в разработке новых методов повышения эффективности производства биотоплива из микроводорослей.
В качестве альтернативы традиционному ископаемому топливу биотопливо представляет собой более экологически чистый и устойчивый источник топлива. Растительные или животные жиры могут быть преобразованы в биотопливо с помощью процесса, называемого переэтерификацией. В частности, запасная молекула триацилглицерин (ТАГ), обнаруженная в микроскопических водорослях, является одним из наиболее перспективных источников жира для производства биотоплива, поскольку микроводоросли имеют небольшие размеры, легко растут и быстро размножаются. Следовательно, увеличение выхода ТАГ из микроводорослей может улучшить процессы производства биотоплива. Помня об этой конечной цели, профессор Хироюки Охта из Токийского технологического института и его коллеги исследовали условия, при которых модельная микроводоросль Chlamydomonas reinhardtii производит больше ТАГ.
Известно, что микроводоросли производят большее количество ТАГ при выращивании в среде с небольшим количеством питательных веществ. Однако, по словам доктора Охта, «в то время как среда с низким содержанием азота заставляет микроводоросли производить больше ТАГ, это сильно снижает рост и размножение микроводорослей, снижая потенциальный прирост выхода ТАГ. В попытке найти условия, при которых C. reinhardtii производит больше ТАГ и хорошо растет, группа исследователей дала микроводорослям достаточное количество азота, но ограничила количество фосфора в окружающей среде. В этих условиях производство ТАГ увеличивалось, а рост клеток по-прежнему продвигался, увеличивая общий выход ТАГ.
В этом эксперименте ученые использовали анализ совместной экспрессии для идентификации белка C. reinhardtii, который они назвали регулятором ремоделирования липидов 1 (LRL1), который участвует в производстве ТАГ в условиях ограниченного содержания фосфора. Функциональный анализ, в котором ген LRL1 был нарушен, выявил дополнительные гены, участвующие в накоплении ТАГ и росте C. reinhardtii при истощении запасов фосфора. Вместе эти результаты проливают свет на основные биохимические пути, участвующие в этом процессе. Лучшее понимание этих путей может улучшить процессы производства ТАГ и, следовательно, биотоплива. Доктор Охта отмечает: «Открытие белков, участвующих в производстве ТАГ в условиях дефицита питательных веществ, однажды может привести к разработке методов увеличения выхода ТАГ, что в конечном итоге сделает производство биотоплива более эффективным и рентабельным.«Это, в свою очередь, может помочь уменьшить нашу зависимость от ископаемого топлива и способствовать широкому использованию биотоплива, полученного из микроводорослей.