Μοριακές αλλαγές μεταξύ βιοσύνθεσης λιπιδίων και φωτοσύνθεσης στο διάτομο Phaeodactylum tricornutum ως βιοχημικοί δείκτες υπό συνθήκες ανάπτυξης έλλειψης αζώτου σε εργαστηριακή κλίμακα
Creators: name: Ιωάννου, Θεοδώρα Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2020
Subjects: έλλειψη αζώτου
μικροφύκη
μεταβολισμός λιπιδίων
nitrogen limitation
microalgae species
lipid metabolism

description: Ο σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η εξέταση βιοχημικών δεικτών σε συνθήκες έλλειψης αζώτου, με τη χρήση μοριακών τεχνικών και τον έλεγχο της γονιδιακής έκφρασης ενζύμων του κεντρικού μεταβολισμού του Phaeodactylum tricornutum -G6PDH, συνθάση κιτρικού, ισοκιτρική δευδρογονάση, ACCase, RBCL,FCP B- που σχετίζονται με τη φωτοσύνθεση και βιοσύνθεση λιπιδίων. Εκτός αυτού, εκτιμήθηκε η παραγωγικότητα λιπιδίων και ποσοτικοποιήθηκε το προφίλ των λιπαρών οξέων με χρήση της τεχνικής της αέριας χρωματογραφίας. Παράλληλα, μελετήθηκε η παραγωγικότητα μορίων με αντιοξειδωτική δράση στις δυο συνθήκες ανάπτυξης των κυττάρων του Phaeodactylum tricornutum. Τα αποτελέσματα λήφθηκαν ύστερα από παρακολούθηση των καλλιεργειών του μικροφύκους διάρκειας 15 ημερών. Τα αποτελέσματα της έρευνας δείχνουν σημαντική κυτταρική βλάβη λόγω της έλλειψης του αζώτου που επηρεάζει την παραγωγικότητα αντιοξειδωτικών μορίων και την απόδοση του φωτοσυνθετικού μηχανισμού. Συγκεκριμένα, η παραγωγικότητα δευτερογενών μεταβολιτών υψηλής αξίας, όπως το EPA και τα αντιοξειδωτικά (πολυφαινόλες, καροτενοειδή) ήταν υψηλή στις φυσιολογικές συνθήκες ανάπτυξης, ενώ στις συνθήκες στέρησης αζώτου ο μεταβολισμός επαναπρογραμματίζεται προς τη παραγωγή ουδέτερων λιπιδίων (TAGs). Η γονιδιακή έκφραση των κεντρικών ενζύμων έδειξαν έντονη υπο-έκφραση των ενζύμων που σχετίζονται με τη φωτοσύνθεση, μέση έκφραση των ενζύμων που σχετίζονται με τη de novo βιοσύνθεση λιπαρών οξέων και την οδό των φωσφορικών πεντοζών. Από τα δύο ένζυμα που συσχετίζονται με τον κύκλο TCA, τα αποτελέσματα έδειξαν διαφορετικά μοτίβα έκφρασης, στα οποία η κιτρική συνθάση υπο-εκφράζεται και η ισοκιτρική αφυδρογονάση υπερ-εκφράζεται. Τα τροποποιημένα σχήματα της γονιδιακής έκφρασης αυτών των ενζύμων μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως μοριακοί δείκτες ως προς τον περιορισμό του αζώτου και θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την περιβαλλοντική ή βιομηχανική παρακολούθηση του Phaeodactylum tricornutum
description: Nitrogen trade-off in aquatic systems is dynamic and varied to ecosystems, yet is out of great importance the influence to marine organisms from ecological and biotechnological perspectives. The aim of this research was to examine possible biochemical markers, using molecular approaches for specific rate-determining enzymes of central metabolic pathways associated with lipid biosynthesis, (G6PDH/ACCase/citrate synthase/Isocitrate dehydrogenase) and photosynthesis (RBCL/FCP B) in marine diatom Phaeodactylum tricornutum under nitrogen stress. For this, we furthermore examine lipid productivity and quantify fatty acid composition with gas chromatography in the two different nutritional strategies of microalgal cells. The results obtained after 15 days of monitoring Phaeodactylum tricornutum in laboratory cultures. The results of this research demonstrate cellular damage due to nitrogen depletion that affect antioxidant productivity and photosynthesis in Phaeodactylum tricornutum. Specifically, productivity of high-value secondary metabolites, like EPA and antioxidants (polyphenols, carotenoids) were high in normal nutritional strategy of cellular growth, whilst in nitrogen stress they were limited, remodelling metabolism in favor of triacylglycerols (TAGs). Gene expression of the key enzymes, showed intense downregulation on enzymes associated with photosynthesis, mediate modification on enzymes associated with PPP and lipid biosynthesis. Out of the two enzymes correlated with TCA cycle, the results showed different patterns, in which citrate synthase is downregulated and isocitrate dehydrogenase intensively upregulated. The modified patterns on gene expression of enzymes can be utilized as molecular markers to nitrogen limitation and could be used for the environmental or industrial monitoring of Phaeodactylum tricornutum