Библиотека водорослей раскрывает гены фотосинтеза

Исследователи под руководством Принстонского университета создали общедоступную «библиотеку» мутантных штаммов одноклеточных водорослей Chlamydomonas reinhardtii (Chlamy), чтобы выяснить функцию тысяч генов, необходимых для фотосинтеза.

Ключевые достижения:

  • Построена библиотека из более 62 000 мутантных штаммов Chlamy, покрывающая свыше 80% генов этого организма.
  • Это первая подобная библиотека для одноклеточного фотосинтезирующего организма.
  • С её помощью идентифицировано 303 гена, связанных с фотосинтезом, включая 21 новый ген с высоким потенциалом для новых открытий.
  • Исследование опубликовано в журнале Nature Genetics.

Как работает библиотека:

Каждый штамм в библиотеке содержит одну уникальную мутацию («выключенный» ген). Это позволяет, наблюдая за дефектом клетки, определить функцию отсутствующего гена. Для массового скрининга каждый мутантный штамм помечен уникальным «ДНК-штрихкодом».

Применение и значение:

  1. Фотосинтез: В ходе исследования тысячи штаммов поместили в одну колбу и подвергли воздействию света. Штаммы, которые не росли, с высокой вероятностью содержали мутацию в гене, вовлечённом в фотосинтез. Один из новых генов — CPL3 — предположительно играет роль в сборке белковых компонентов фотосинтетического аппарата.
  2. Будущие открытия: Библиотека может ускорить исследования в других областях биологии растений, таких как внутриклеточная коммуникация и движение с помощью жгутика.
  3. Практический потенциал: Понимание функций генов может в перспективе позволить создать растения с ускоренным ростом (для решения продовольственных проблем) или с повышенной способностью поглощать CO2 (для борьбы с изменением климата).

Детали проекта:

  • Работа над библиотекой велась 9 лет (с 2010 г.) из-за сложности генома Chlamy.
  • Проект начат в Институте Карнеги (Стэнфорд) и завершён в Принстоне.
  • Финансирование в основном предоставлено Национальным научным фондом (NSF).
  • Физическая коллекция штаммов хранится в Chlamydomonas Resource Center Университета Миннесоты.

Цитаты исследователей:

  • Мартин Джоникас: «Эта библиотека, мы надеемся, станет одним из фундаментов, на котором будут построены следующие поколения открытий».
  • Вероника Патена: «Успех этого проекта значительно ускорит исследования фотосинтеза и других процессов, для которых Chlamy является хорошей моделью».