В современном обществе производство энергии в значительной степени зависит от ископаемого топлива, что, однако, приводит к загрязнению окружающей среды и истощению невозобновляемых ресурсов. Фотосинтезирующие организмы, такие как растения и зеленые водоросли, могут преобразовывать атмосферный углекислый газ в молекулы-аккумуляторы углерода, особенно в масла, такие как триацилглицеролы (ТАГ), которые можно использовать в качестве биотоплива. В этом контексте микроводоросли обеспечивают преимущества высокого содержания нефти и роста в экстремальных условиях, включая высокую соленость, температуру или рН.
Nannochloropsis - род микроводорослей, способных накапливать ТАГ до 50% от сухого веса; однако механизмы, лежащие в основе их маслянистой черты, в значительной степени неизвестны.
Ученые из Токийского технологического института под руководством профессора Хироюки Ота решили эту проблему, изучив метаболизм липидов у Nannochloropsis oceanica. ТАГ синтезируются экстрапластидным путем Кеннеди путем последовательного добавления трех жирных ацильных фрагментов к глицериновому остову. Среди участвующих ферментов ученые сосредоточились на четырех ацилтрансферазах лизофосфатидной кислоты (LPATs 1-4), ответственных за добавление жирных кислот в положение 2.
Они обнаружили, что филогенетически LPAT1 и LPAT2 принадлежат к разным подсемействам, тогда как LPAT3 и LPAT4 имеют тесную эволюционную связь. Соответственно, эти ферменты, по-видимому, обладают различной функциональной активностью, что было выявлено при использовании мутантных штаммов N. oceanica, лишенных одного или двух из четырех LPAT. Так, установлено, что LPAT1 в основном участвует в синтезе мембранных липидов, тогда как LPAT4 отвечает за биосинтез ТАГ, а LPAT2 и LPAT3 вносят вклад в оба процесса..
LPAT были помечены флуоресцентными метками, и их внутриклеточная локализация была исследована с помощью конфокальной микроскопии. В то время как LPAT1 и LPAT2 демонстрировали типичный паттерн локализации ER, LPAT3 и LPAT4 наблюдались специфически по периметру липидных капель (LD), что, вероятно, было связано с наличием в их структурах длинных (30-40 остатков) гидрофобных доменов, обеспечивающих заякоривание. на поверхность LD.
Основываясь на своих результатах, ученые предполагают, что для формирования ЛД LPAT2 в основном участвует в начальном синтезе ТАГ в ЭР, а LPAT3 и LPAT4 локализуются на поверхности ЛД на периферии и способствуют дальнейшему росту ЛД.
Таким образом, исследование профессора Охты и его коллег дает прямые доказательства того, что маслянистый признак Nannochloropsis поддерживается LPAT в периметре LD.