Биологи растений и биохимики из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Калифорнийского университета в Беркли и Калифорнийского университета в Сан-Франциско создали золотую жилу данных, секвенировав геном зеленой водоросли под названием Chromochloris zofingiensis.
За последнее десятилетие ученые узнали, что крошечный одноклеточный организм может быть использован в качестве источника устойчивого биотоплива и что он производит вещество под названием астаксантин, которое может быть полезно для лечения некоторых заболеваний. Новое исследование может стать важным шагом на пути к улучшению производства астаксантина водорослями и разработке его производства в растениях и других организмах.
Исследование опубликовано онлайн в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Chromochloris zofingiensis является одним из самых активных производителей липидов, называемых триацилглицеринами, которые используются в производстве биотоплива.
Знание генома похоже на наличие «словаря» водорослей примерно из 15 000 генов, говорит соавтор Сабиха Мерчант, профессор биохимии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. «Оттуда исследователи могут узнать, как складывать «слова» и «предложения» вместе, и нацеливать наши исследования на важные подмножества генов».
С. zofiniensis является богатым природным источником астаксантина, антиоксиданта, содержащегося в лососе и других видах рыб, а также в перьях некоторых птиц. А из-за его противовоспалительных свойств ученые считают, что астаксантин может быть полезен для здоровья человека; он проходит испытания в лечении рака, сердечно-сосудистых заболеваний, нейродегенеративных заболеваний, воспалительных заболеваний, диабета и ожирения. Торговец сказал, что натуральная версия обладает более сильными антиоксидантными свойствами, чем химически произведенные, и только натуральный астаксантин был одобрен для потребления человеком.
Исследование также показало, что фермент под названием бета-кетолаза является критическим компонентом в производстве астаксантина.
Водоросли поглощают углекислый газ и получают энергию от солнечного света, и, в частности, C. zofiniensis можно выращивать на непахотных землях и в сточных водах. Использование его в качестве источника возобновляемого и устойчивого биотоплива может привести к новым способам производства экологически чистой энергии, сказал Кришна Нийоги, соавтор статьи и научный сотрудник Национальной лаборатории Лоуренса Беркли при Министерстве энергетики.
За последнее десятилетие, сказал Мерчант, исследования водорослей, небольшого растения под названием кресс-салат, плодовых мушек и червей-нематод - все так называемые «модельные организмы» - были продвинуты другими учеными, определяющими их геном. последовательности.
«Их называют модельными организмами, потому что мы используем то, что мы знаем о работе их клеток и белков, в качестве модели для понимания работы более сложных систем, таких как люди или сельскохозяйственные культуры», - сказала она. «Сегодня мы можем секвенировать геном практически любого организма в лаборатории, как это было сделано за последние 10-15 лет с другими модельными организмами».
Мерчант, Нийоги и Маттео Пеллегрини, профессор молекулярной, клеточной биологии и биологии развития Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и соавтор исследования, поддерживают веб-сайт, на котором размещено огромное количество информации о геноме водоросли.
Во время исследования ученые также использовали мягкую рентгеновскую томографию, метод, похожий на компьютерную томографию, чтобы получить трехмерное изображение клеток водорослей [видео], что дало им более подробное представление об их биология.