Figura 1:Imagen de microscopio electrónico de la producción de lípidos en la microalga Chlamydomonas sp. Crédito:Universidad de Kobe
Una colaboración interinstitucional ha desarrollado una técnica para repartir los recursos de carbono de los carbohidratos a los lípidos en las microalgas. Se espera que este método se pueda aplicar a la producción de biocombustibles. Este descubrimiento fue el resultado de una colaboración entre un grupo de investigación en el Centro de Investigación en Biología de Ingeniería de la Universidad de Kobe compuesto por el profesor asistente de proyecto Kato Yuichi y el profesor Hasunuma Tomohisa et al., y el investigador principal Satoh Katsuya et al. en el Instituto de Investigación de Radiación Avanzada Takasaki de la Dirección de Investigación de Ciencias de Rayos Cuánticos (Institutos Nacionales de Ciencia y Tecnología Cuántica y Radiológica).
Estos resultados de investigación fueron publicados en la revista académica internacional Biología de las comunicaciones .
Los biocombustibles son recursos renovables que han recibido mucha atención en el movimiento hacia la creación de sociedades más sostenibles. Las microalgas son organismos fotosintéticos que son altamente capaces de producir lípidos a partir del dióxido de carbono en la atmósfera. haciéndolos candidatos prometedores para la producción de biocombustibles. Sin embargo, un grupo de investigación de la Universidad de Kobe formado por el profesor asistente del proyecto Kato Yuichi y el profesor Hasunuma Tomohisa et al. descubrió que la mayoría de los recursos de carbono se desvían a la producción de almidón en lugar de a la producción de lípidos en condiciones de luz / oscuridad (es decir, de día y de noche). Este es un problema cuando se cultivan especies de microalgas en el exterior.
Metodología de investigación
Para este estudio de investigación, El profesor asistente del proyecto Kato y el grupo de investigación de la Universidad de Kobe del profesor Hasunuma colaboraron con el investigador principal Satoh et al. en los Institutos Nacionales de Ciencia y Tecnología Cuántica y Radiológica (QST). Los investigadores utilizaron el haz de iones en el Instituto de Investigación de Radiación Avanzada Takasaki de QST para inducir la mutación en las microalgas. Esto les permitió cultivar una nueva cepa mutante llamada Chlamydomonas sp. KOR1, que puede producir grandes cantidades de lípidos incluso en condiciones de luz / oscuridad.
Figura 2:Modelo de producción de lípidos creado al interrumpir la enzima desramificante del almidón en microalgas.
Los investigadores descubrieron que esta cepa KOR1 tiene alteraciones en el gen de la enzima desramificante del almidón ISA1, provocando que produzca un carbohidrato diferente:fitoglucógeno en lugar de almidón (Figura 1).
Normalmente, Las microalgas sintetizan y acumulan carbohidratos (almidón) durante los períodos de luz y los descomponen cuando está oscuro. Sin embargo, Se acumulan muchos carbohidratos que no se pueden descomponer por completo. Al contrario de esto, el carbohidrato sintetizado por KOR1 (fitoglucógeno) se descompuso por completo durante el período de oscuridad. Los resultados del análisis del metaboloma KOR1 revelaron un aumento total de metabolitos intermedios en las vías de síntesis de almidón y lípidos (los metabolitos intermedios incluyeron fructosa-6-fosfato, glucosa-6-fosfato, acetil-CoA y glicerol 3-fosfato). De este análisis, los investigadores iluminaron el mecanismo metabólico subyacente al aumento de la producción de lípidos que resultó de la alteración del gen ISA1. En la cepa KOR1, el carbohidrato (fitoglucógeno) se descompuso rápidamente y los metabolitos intermedios posteriormente indujeron que el recurso de carbono se repartiera en la producción de lípidos (Figura 2).
Para producir biocombustibles utilizando microalgas, es necesario cultivar estos organismos al aire libre a la luz del sol. Sin embargo, hay una disminución inevitable en la producción de lípidos en estas condiciones de luz / oscuridad. La técnica de "repartir los recursos de carbono mediante la alteración del gen de la enzima desramificante del almidón" desarrollada a través de esta investigación es una respuesta a este problema. Se espera que este nuevo método pueda contribuir a la implementación a gran escala de la producción de biocombustibles utilizando microalgas.
