Φύκη
Γονιδιωματική και βιοσύνθεση λιπιδίων
Τα είδη Chlorella spp. είναι μια ομάδα μονοκύτταρων χλωροφυκών του γλυκού νερού που έχει εξελιχθεί εδώ και ένα δισεκατομμύριο χρόνια και βρίσκεται ανάμεσα στα πιο διαδεδομένα καλλιεργούμενα μικροφύκη με ετήσια παραγωγή 4000 τόνων βιομάζας παγκοσμίως. Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό της Chlorella είναι η ικανότητα της να υποστηρίξει υψηλή παραγωγικότητα βιομάζας υπό αυτοτροφικές αλλα και ετεροτροφικές συνθήκες καλλιέργειας. Υπό φώτο – αυτοτροφικές συνθήκες τα περισσότερα μέλη αυτής της ομάδας παράγουν περίσσεια πρωτεϊνών και λιπιδίων, ωστόσο με την προϋπόθεση η καλλιέργεια να διαρκέσει 1 με 2 εβδομάδες, γεγονός που αποτελεί πρόβλημα καθώς η περίοδος αυτή είναι μεγάλη με αποτέλεσμα την μικρή παραγωγικότητα και ευαισθησία στις καιρικές συνθήκες. Από την άλλη, υπό συνθήκες ετεροτροφίας, φτάνουν σε πολύ μεγαλύτερα επίπεδα παραγωγικότητας με συσσώρευση σημαντικών επιπέδων υδατανθρακών και πολύ χαμηλότερα επίπεδα λιπιδίων και πρωτεϊνών. Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός πως όταν τα κύτταρα μεταβούν από ετεροτροφικές σε φωτο – αυτοτροφικές συνθήκες για μικρό χρονικό διάστημα (μια με δυο μέρες ανάλογα τον καιρό) έκθεσης στον ήλιο (διαδικασία επαγωγής φωτός), προκαλεί διακεκριμένες αλλαγές στο ενδοκυτταρικό προφίλ, με μείωση των υδατανθρακών και αύξηση λιπιδίων και πρωτεϊνών από 70% έως 120%. Κατά συνέπεια, υπάρχουν αυξημένες ουσίες – στόχοι και υψηλή παραγωγικότητα. Αυτός ο ελεγχόμενος «διακόπτης» μπορεί να εκμεταλλευτεί σε βιομηχανίες τροφίμων και βιοκαυσίμων. Μετά από αναλύσεις μεταγραφώματος βρέθηκε πως ο διακόπτης αυτός μπορεί να οδηγήσει σε παραγωγή αναγωγικών ισοδυνάμων ενέργειας (π.χ. σε μορφή NADPH) που βοηθούν σε βιοσυνθετικές αντιδράσεις όπως βιοσύνθεση λιπιδίων. Μπορεί, λοιπόν, η αύξηση των αναγωγικών ισοδυνάμων να συμβάλλει εν δυνάμει σε συσσώρευση λιπιδίων στον ενδοκυττάριο χώρο. Στο Arabidopsis, η κινάση 3 του NAD(H) είναι η κύρια πηγή κυτταρικού NADPH που χρησιμοποιείται σε αντιδράσεις στο αβιοτικό στρες. Το γονίδιο που ευθύνεται για την παραγωγή της κινάσης είναι το AtNADK που βρίσκεται σε 3 αντίγραφα στο γονιδίωμα του Arabidopsis. Στο γονιδίωμα του στελέχους Chlorella pyrenoidosa FACHB-9 βρέθηκε μόνο ένα αντίγραφο (g6804). Στην ανάλυση μεταγραφώματος φάνηκε πως το συγκεκριμένο γονίδιο ενισχύθηκε κατά 360% σε ετεροτροφικές συνθήκες και 41.6% στην διαδικασία επαγωγής φωτός, υποδηλώνοντας τον ενεργό ρόλο του στην παραγωγή λιπιδίων. Οι Fan J. et al. το 2015 εισήγαγαν ένα ακόμη γονίδιο AtNADK στο συγκεκριμένο στέλεχος για να επιβεβαιώσουν τα παραπάνω αποτελέσματα. Τα αρχικά τους αποτελέσματα δεν έδειξαν κάποια διαφορά στις καμπύλες αύξησης των διαγονιδιακών στελεχών σε σχέση με τον άγριο τύπο και υπο συνθήκες ετεροτροφίας και φωτο – αυτοτροφίας. Στην συνέχεια, χρησιμοποίησαν τον υποκινητή Hsp70 ο οποίος ευθύνεται για την παραγωγή πρωτεϊνών θερμικού σοκ και έχει χρησιμοποιηθεί με επιτυχία στο Chlamydomonas reinhardtii. Δοκίμασαν ξανά το πείραμα αυτή την φορά και σε συνθήκες θερμικού σοκ και τα αποτελέσματα διαφοροποιήθηκαν. Και στις τρεις διαφορετικές συνθήκες τα διαγονιδιακά στελέχη παρουσίασαν αύξηση 39.3% με 79.9% στα επίπεδα NADPH και 45.3% με 110.4% στα επίπεδα λιπιδίων, συγκρινόμενα με τον άγριο τύπο. Επίσης, εξετάστηκε η σύσταση των λιπαρών οξέων των μετασχηματισμένων στελεχών και δεν βρέθηκαν σημαντικές διαφορές σε σχέση με τον άγριο τύπο. Ανάμεσα στις τρεις διαφορετικές συνθήκες καλλιέργειας, ο πιο αποτελεσματικός τρόπος ήταν η επαγωγή φωτός με δεύτερο το θερμικό σοκ και τελευταία την ετεροτροφία.