飢餓を生き抜く。プロテオミクスおよびリピドミクスプロファイリングによる、最も小さな既知の自由に生きる真核生物の栄養欠乏のプロファイリング

Surviving Starvation: Proteomic and Lipidomic Profiling of Nutrient Deprivation in the Smallest Known Free-Living Eukaryote.

• Sarah F Martin
• Mary K Doherty
• Eliane Salvo-Chirnside
• Seshu R Tammireddy
• Jiaxiuyu Liu
• Thierry Le Bihan
• Phillip D Whitfield

抄録

藍藻類、微細藻類、ピコ藻類からなる海洋植物プランクトンは、地球上の光合成、酸素生産、炭素同化の鍵を握っています。単細胞の緑のピコアルガは、植物の緑の系統の基底に位置する重要なモデル生物であり、興味深い生物である。本研究では、低窒素・低リン環境下での分子応答を調べるために、プロテオミクスとリピドミクスの非標的戦略を採用しています。外部窒素が存在しない環境では、アンモニアおよび尿素トランスポータータンパク質の発現が上昇し、トリグリセリドが蓄積していた。リン酸制限条件下では、ホスホキナーゼとリン酸トランスポーターの発現レベルが上昇し、エネルギー保存条件とは対照的に、消去の機会を最大化しようとしていることが示唆された。ベタイン脂質の産生も上昇し、リン脂質代謝からのシフトを強調した。この発見は、ベタイン合成酵素の同定によってサポートされていた。この研究は、環境条件の変化に対する最小の自由生物である真核生物の適応過程を支える複雑な戦略について、新たな視点を提供するものである。

Marine phytoplankton, comprising cyanobacteria, micro- and pico-algae are key to photosynthesis, oxygen production and carbon assimilation on Earth. The unicellular green picoalga holds a key position at the base of the green lineage of plants, which makes it an interesting model organism. has adapted to survive in low levels of nitrogen and phosphorus in the open ocean and also during rapid changes in the levels of these nutrients in coastal waters. In this study, we have employed untargeted proteomic and lipidomic strategies to investigate the molecular responses of to low-nitrogen and low-phosphorus environments. In the absence of external nitrogen, there was an elevation in the expression of ammonia and urea transporter proteins together with an accumulation of triglycerides. In phosphate-limiting conditions, the expression levels of phosphokinases and phosphate transporters were increased, indicating an attempt to maximise scavenging opportunities as opposed to energy conservation conditions. The production of betaine lipids was also elevated, highlighting a shift away from phospholipid metabolism. This finding was supported by the putative identification of betaine synthase in . This work offers additional perspectives on the complex strategies that underpin the adaptive processes of the smallest known free-living eukaryote to alterations in environmental conditions.