Исследователи из Токийского технологического института выбрали фермент, принадлежащий к семейству глицерол-3-фосфатацилтрансфераз (GPAT), в качестве многообещающей мишени для увеличения производства биотоплива из красной водоросли Cyanidioschyzon merolae.
Известно, что водоросли накапливают большое количество масел, называемых триацилглицеринами (ТАГ), в неблагоприятных условиях, таких как лишение азота. Точное понимание того, как они это делают, представляет ключевой интерес для сектора биотехнологий, поскольку ТАГ могут быть преобразованы в биодизель. С этой целью ученые исследуют одноклеточную красную водоросль C. merolae в качестве модельного организма для изучения способов улучшения производства ТАГ.
Исследование под руководством Сосуке Имамура в Лаборатории химии и наук о жизни Института инновационных исследований Токийского технологического института (Tokyo Tech) показало, что фермент под названием GPAT1 играет важную роль в накоплении ТАГ в C. merolae даже в нормальных условиях роста, то есть без необходимости вызывать стресс.
Примечательно, что группа продемонстрировала, что продуктивность TAG может быть увеличена более чем в 56 раз у штамма C. merolae, сверхэкспрессирующего GPAT1, по сравнению с контрольным штаммом без каких-либо негативных последствий для роста водорослей.
Их результаты, опубликованные в Scientific Reports, дополняют предыдущие исследования Имамуры и других, которые предположили, что два GPAT, GPAT1 и GPAT2, могут быть тесно связаны с накоплением ТАГ у C. merolae.
«Наши результаты показывают, что реакция, катализируемая GPAT1, является стадией, ограничивающей скорость синтеза ТАГ у C. merolae, и может стать потенциальной целью для повышения продуктивности ТАГ у микроводорослей», - говорят исследователи.
Команда планирует продолжить изучение того, как GPAT1 и GPAT2 могут участвовать в накоплении TAG. Важным следующим шагом будет выявление факторов транскрипции, которые контролируют экспрессию отдельных представляющих интерес генов.
«Если мы сможем идентифицировать такие регуляторы и изменить их функцию, производительность TAG будет еще больше улучшена, поскольку факторы транскрипции влияют на экспрессию широкого спектра генов, включая гены, связанные с GPAT1», - говорят они. «Такой подход, основанный на фундаментальном молекулярном механизме синтеза ТАГ, должен привести к успешному коммерческому производству биотоплива с использованием микроводорослей».