蓝藻源/汇平衡的新见解

阿米特·k·辛格(左)和丹尼·杜卡特讨论蓝藻。来源:密歇根州立大学doe植物研究实验室Kara Headley

密歇根州立大学-美国能源部植物研究实验室(PRL)的一项新研究为蓝藻的来源/汇平衡带来了新的见解，并为进一步发展光合微生物的潜在应用铺平了道路。

这项研究由密歇根州立大学生物化学家丹尼·杜卡特(Danny Ducat)的实验室进行，最近发表在《植物生理学》上。

在光合作用中，源/汇平衡是指生物体如何平衡吸收的光(源)和利用这些能量的能力(汇)。这种平衡在植物中得到了充分的研究，但在光合微生物中的研究仍不发达。这项研究为蓝藻的源/汇调节提供了新的线索。

杜卡特实验室博士后、该研究的主要作者阿米特·k·辛格说:“我们从一个大问题开始这项研究:光合微生物是如何平衡源/汇的?”“作为代谢工程师，了解平衡机制中涉及的调节过程更为重要，例如，当我们设计生物燃料或其他生物产品的生产途径时，我们认为这些新的能源需求可能会使源/汇失去平衡。”因此，这项研究的发现将帮助我们微调细胞代谢，以改善生物基材料的生产。”

使用Ducat实验室开发的转基因蓝藻，研究人员测试了蔗糖(糖)的流入和流出对蓝藻生理和生物化学的影响。

“我们特别惊讶的一件事是，由于我们诱导的糖可用性的变化，rubisco活性是主要成分的程度发生了变化，”PRL副教授、生物化学和分子生物学系的杜卡特说，他是这项研究的合著者。“rubisco似乎是这种反应的关键，而不是许多蛋白质表达水平的系统性变化。”

随着对蓝细菌如何调节光合作用的理解的提高，这些生物可以通过基因工程来更好地进行光合作用。这对于利用蓝藻作为工程环境友好型生物材料的基础是重要的。

阿米特说:“鉴于蓝藻作为‘碳中和’生产平台对抗人为气候变化的潜力，对蓝藻源/汇平衡调节机制的更深入了解可能具有生物技术意义。”

关于蓝藻源/汇平衡的未来研究仍有很多需要学习。

Ducat说:“很奇怪的是，我们发现蓝藻中由源/汇信号调节的输出与植物中的相似，但植物所需的核心基因在蓝藻中却没有发现。”“这增加了这些途径在功能上保守的可能性，尽管缺乏关键参与者的进化保守。”