Cijanobakterije — koje se nazivaju i plavo-zelene alge — poznate su kao „biljke okeana“ jer sprovode fotosintezu u ogromnim razmerama, proizvode kiseonik i izvlače gas staklene bašte CO₂ iz okoline. Međutim, da bi to uradili, potrebni su im dodatni hranljivi sastojci kao što je azot.
Tim na čelu sa biologom prof. dr Volfgangom R. Hesom, profesorom genetike na Univerzitetu u Frajburgu, otkrio je ranije nepoznat gen koji igra ključnu ulogu u koordinaciji metabolizma azota i ugljenih hidrata. Sa njim, cijanobakterije indirektno regulišu rast mikroorganizama koji promovišu fotosintezu.
„Naš rad pokazuje da postoje brojne ranije nepoznate međuzavisnosti čak i između najmanjih organizama u okruženju i da mnogi ranije nepoznati geni igraju ulogu u tome“, kaže Hes. Rezultati su objavljeni u časopisu Nature Communications.
Količine ugljenika (CO₂) i azota dostupne za biljke, alge i cijanobakterije nisu uvek iste. Za fotosintezu, fiziološki relevantna ravnoteža između ova dva primarna hranljiva sastojka je od ogromnog značaja. U genetskim podacima o cijanobakterijama, Aleksandar Kraus, doktorant sa Volfgangom R. Hesom na Univerzitetu u Frajburgu, sada je otkrio i okarakterisao gen koji igra ključnu ulogu u ovom kontekstu: gen kodira protein pod nazivom NirP1. Ovo se proizvodi samo ako ćelije identifikuju nedostatak ugljenika u odnosu na raspoloživi azot.
Protein je sam po sebi premali da bi delovao kao enzim kao i mnogi drugi proteini. Radeći sa dr Filipom Špetom i prof. dr Borisom Mačekom iz Proteomskog centra na Univerzitetu u Tibingenu, istraživači su, međutim, uspeli da otkriju da se NirP1 može trajno povezati sa enzimom koji bi normalno pretvarao nitrit u amonijum.
NirP1 to sprečava i tako osigurava da se nitrit akumulira u ćelijama; ovo je zatim praćeno daljim masivnim metaboličkim promenama, koje su detaljno analizirane u saradnji sa timom prof. dr Martina Hagemanna na Univerzitetu u Rostoku.
Konačno, cijanobakterije počinju da izvoze nitrit u okolinu, gde dodatni nitrit stimuliše rast korisnih mikroorganizama, a samim tim i mikrobiom koji je koristan za fotosintezu cijanobakterija.
Rezultati sugerišu ideje za tekuće istraživanje interakcija između mikroorganizama i uloge ovog regulacionog gena koji je ranije bio malo poznat, kaže Hes. „Pored toga, mali regulatori proteina kao što je NirP1 mogli bi u budućnosti biti raspoređeni u ‘zelenoj’ i ‘plavoj’ biotehnologiji za ciljanu kontrolu metabolizma.“
