Menu

Jak rozsivky přijímají železo?


Jak rozsivky přijímají železo?

Fotosyntetické vodní mikroorganismy v planktonu nutně potřebují železo. Problém je v tom, že železo je špatně rozpustné a v ohromném objemu mořské vody se vyskytuje obvykle jenom v nízkých koncentracích. Proto právě železo často představuje prvek, který limituje výskyt fytoplanktonu. Většina železa v oceánu tvoří komplexy s organickými molekulami, ale nepatrné množství železa je v anorganické formě k dispozici fytoplanktonu v osvětlené části oceánu. Tento zdroj železa je významný zejména pro rozsivky, které jsou jedním z nejdůležitějších primárních producentů v moři.

Dřívější studie genomu rozsivek odhalily doposud neznámé proteiny, které souvisejí s příjmem a zpracováním anorganického železa z okolního prostředí. Jedním z nich byl i protein ISIP2A. Konkrétní mechanismus příjmu železa ale zůstával neznámý. Miroslav Oborník a Aleš Horák z Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích a z Biologického centra AV se stali členy mezinárodního týmu, který zjistil, jak vlastně rozsivky s pomocí proteinu ISIP2A přijímají anorganické železo. K výzkumu využili oblíbenou modelovou mořskou rozsivku Phaeodactylum tricornutum, která je dnes jednou z několika rozsivek s přečteným genomem. Zároveň je i v hledáčku biotechnologů, kteří ji testují jako možného producenta biopaliva.

 

Vědci dospěli k závěru, že protein ISIP2A je obdobou transferinu, tedy transportního proteinu pro železo, který slouží k regulaci obsahu železa v lidské těle a buňkách. Vzhledem k tomu, že se ISIP2A vyskytuje u fytoplanktonu, tak mu říkají fytotransferin. Vypnutí genu pro tento protein způsobí, že rozsivky nejsou schopné přijímat anorganické železo. Pozoruhodné je, že funkci proteinu ISIP2A je možné nahradit lidským transferinem, i když je od proteinu ISIP2A poměrně odlišný. Výzkum rovněž ukázal, že rozsivky k příjmu železa proteinem ISIP2A potřebují dostatečnou koncentraci uhličitanových iontů. Vše nasvědčuje tomu, že s postupujícím okyselením oceánu a poklesem množství uhličitanových iontů v mořské vodě bude mít fytoplankton závažné problémy se získáváním železa z mořské vody.

McQuaid, J. B., Kustka, A. B., Oborník, M.Horák, A., McCrow J. P., Karas, B. J., Zheng, H., Kindeberg, T., Andersson, A. J., Barbeau, K. A., Allen, A. E. 2018. Carbonate-sensitive phytotransferrin controls high-affinity iron uptake in diatoms. Nature 555: 534–537.

Kontakt: Prof. Ing. Miroslav Oborník, Ph.D. (obornik at paru.cas.cz)