PDAT регулирует фосфатидилэтаноламин как альтернативный временный сток углерода вместо триацилглицерола в наннохлоропсисе

Наннохлоропсис — группа одноклеточных эукариот из класса эустигматофициевых. Эти микроводоросли обладают высокой фотосинтетической эффективностью, содержанием биомассы и масла (триацилглицерола, или TAG), а также богаты эйкозапентаеновой кислотой (EPA), что делает их ценным сырьём для промышленного производства EPA.

Nannochloropsis oceanica считается важной промышленной одноклеточной фабрикой для производства липидов. Её геном содержит до 13 ацил-КоА:диацилглицерол-ацилтрансфераз (NoDGATs), участвующих в биосинтезе TAG. Это ставило под вопрос критическую роль уникальной фосфолипид:диацилглицерол-ацилтрансферазы (NoPDAT) и условий, в которых она вносит вклад в биосинтез TAG.

Исследовательская группа под руководством профессора Ху Ханьхуа из Института гидробиологии Китайской академии наук изучила функцию и физиологическую роль NoPDAT в N. oceanica. Работа опубликована в Plant Physiology.

Ключевые открытия:

  • Локализация и вклад: NoPDAT находится на внешней пластидной мембране (эндоплазматическом ретикулуме хлоропласта). Генетический анализ показал, что она вносит не менее 30% в биосинтез TAG в условиях ограничения азота. Нокдаун NoPDAT не запускает компенсаторных механизмов через DGAT.
  • Новый класс липидов: Нокдаун NoPDAT приводит к значительному накоплению в клетках нового класса фосфатидилэтаноламинов (PE). Этот особый PE содержит жирные кислоты 16:0, 16:1 и 18:1 (названный "LU-PE") и отличается от функциональных внутриклеточных PE, содержащих полиненасыщенные жирные кислоты (C20:4 и C20:5).
  • Зависимость от CO2: Содержание внутриклеточного LU-PE имело значительную положительную корреляцию с концентрацией диоксида углерода (CO2) в культуре.
  • Уникальная роль NoPDAT: Эксперименты с сверхэкспрессией и нокдауном генов, вовлечённых в гомеостаз PE, показали, что накопление LU-PE в N. oceanica не связано с этими генами, и за наблюдаемые изменения профиля отвечает исключительно NoPDAT.

Вывод: Путь NoPDAT параллелен и независим от пути NoDGAT для производства масла. LU-PE может служить альтернативным стоком углерода для фотосинтетически ассимилированного углерода в N. oceanica, когда PDAT-опосредованный биосинтез TAG нарушен или при стрессе в условиях высокого уровня CO2.