Учёные выяснили, как часовой ген будит зелёные водоросли

Исследователи из Университета Нагои (Япония) раскрыли механизм перехода от ночной к дневной фазе циркадного ритма у зелёных водорослей. Результаты, опубликованные в журнале PLOS Genetics, могут быть использованы для увеличения производства липидов этими водорослями — потенциального устойчивого источника биотоплива.

Зелёные водоросли — фотосинтезирующие организмы, обитающие в основном в озёрах и прудах и производящие липиды внутри клеток. Как и большинство организмов, они обладают циркадными часами, регулирующими их суточную фотосинтетическую активность, однако механизм работы этих часов ранее не был объяснён.

Команда Такуи Мацуо из Центра исследования генов и его коллег из Университета Нагои изучала циркадные ритмы на примере вида пресноводных зелёных водорослей Chlamydomonas reinhardtii.

Ранее было обнаружено, что ген ROC75 каким-то образом участвует в циркадном ритме C. reinhardtii. В новом исследовании команда подробнее изучила его роль. Результаты показывают, что ген ROC75 активен с рассвета до конца дня и помогает перевести циркадную фазу водоросли с ночной на дневную, подавляя активность «ночных» часовых генов.

Чтобы это доказать, учёные искусственно контролировали активность ROC75. Когда ген подавляли, циркадный ритм водоросли не наблюдался. После восстановления его активности ритм возобновлялся. В ходе экспериментов исследователи также обнаружили, что циркадные часы водоросли перезапускались и начинали идти стабильно, как если бы наступило утро. Команда пришла к выводу, что ROC75 играет ключевую роль в смене циркадной фазы зелёных водорослей с ночной на дневную.

«Это исследование показало, что, контролируя активность ROC75, мы можем будить водоросли, когда захотим, и тем самым усиливать их фотосинтетическую активность. Таким образом, мы можем заставить водоросли производить больше липидов, которые можно преобразовать в биотопливо», — говорит Мацуо.

«Роль ROC75, которую мы обнаружили, может отражать стратегию выживания, которую водоросли выработали в ходе эволюции, решив остаться жить в воде. Я считаю, что это исследование делает шаг вперёд в понимании механизма и эволюционной истории циркадных часов у зелёных растений».

Статья «The role of ROC75 as a daytime component of the circadian oscillator in Chlamydomonas reinhardtii» была опубликована в журнале PLOS Genetics 17 июня 2020 года.