Умен и его команда обнаружили у хламидомонады мутацию, накапливающую масло, под названием vip1-1, исследуя, как две консервативные сигнальные системы взаимодействуют друг с другом. Одна система включает белок, называемый TOR (мишень рапамицина), активность которого настроена в соответствии со скоростью роста клеток и уровнями питательных веществ в окружающей среде. Другая система включает в себя семейство белков, называемых VIP, которые производят высоко фосфорилированные небольшие молекулы, называемые полифосфатами инозита, которые, как считается, действуют как внутриклеточные сигналы, но функция которых у водорослей четко не определена. Команда обнаружила, что когда активность VIP снижалась мутацией vip1-1, рост клеток становился чрезвычайно чувствительным к изменениям активности TOR; но неожиданно эта чувствительность зависела от источников углеродных питательных веществ, которые были доступны в клетках.
Когда TOR-ингибированным клеткам vip1-1 давали свет для фотосинтеза и добавляли ацетат – «свободный» источник дополнительного углерода – их рост был полностью остановлен. Однако мутация vip1-1 не влияла на рост клеток, ингибируемый TOR, когда ацетат был удален, а атмосферный CO2 был единственным источником углерода.
Связь между ацетатом и ростом клеток vip1-1 побудила Умена и его команду исследовать мутант дальше, чтобы увидеть, есть ли у него другие метаболические изменения, которые можно было бы обнаружить без нарушения передачи сигналов TOR. Примечательно, что они обнаружили, что активно растущие клетки vip1 были сверхаккумуляторами масла, которые производили дополнительное масло для хранения по сравнению с нормальными клетками, и делали это без значительного ущерба для роста.
Более того, в условиях голодания, когда нормальные клетки значительно увеличивают содержание масла, клетки vip1-1 увеличивают его еще больше, вдвое превышая урожай, наблюдаемый в нормальных клетках.
«Наше исследование открывает новый способ понять, как клетки контролируют метаболизм и хранение углерода», – сказал Инмакулада Кусо, доктор философии.D., докторант Института биохимии растений и фотосинтеза. "По мере того, как мы расшифровываем сигнальный код полифосфата инозита, мы открываем перспективу возможности перепрограммировать метаболизм и сделать водоросли лучшими производителями масла или других ценных соединений, богатых углеродом."