As algas têm o potencial de se tornar uma fonte sustentável de biocombustíveis e óleos de alto valor. Um grande obstáculo que nos impede de produzir em massa matérias-primas de algas é que elas produzem mais óleo quando estressadas, como durante a fome.
Quando estressadas, as algas precisam economizar energia. Eles entram em estado de repouso, ou hibernação, e param as funções de crescimento e divisão celular. Eles armazenam reservas de energia na forma de amido e triacilgliceróis. Os TAGs são a matéria-prima dos biocombustíveis.
Quando o estresse passa, as algas saem da hibernação. Eles consomem suas reservas de energia para poder retomar o crescimento e a divisão celular .
O dilema para produzir biocombustíveis é o seguinte: as algas estressadas produzem mais TAGs, mas crescem mal. As algas não estressadas não produzem o suficiente. Compreender como o estresse controla os ciclos de hibernação nos ajudará a desenvolver novas maneiras de superar o problema.
Christoph Benning, diretor do MSU-DOE Plant Research Laboratory, e sua equipe de pesquisadores estão tentando entender as razões biológicas por trás desse dilema. Em seu último estudo, publicado na The Cell Cell , eles analisaram uma proteína que ajuda as algas a gerenciar a hibernação.
Um vislumbre da hibernação de algas
A equipe está estudando uma cepa de algas mutante que degrada os TAGs mais lentamente que o normal, pois as algas tentam sair da hibernação. De alguma forma, o mutante de algas não gerencia o processo de hibernação de maneira normal.
A proteína responsável, ausente devido à mutação, é denominada hidrólise comprometida de triacilgliceróis 7. Ela faz parte de um sistema que ajuda as algas a entrar ou a acordar da hibernação.
“Quando removemos o CHT7 das células das algas , as células não podem entrar em hibernação adequadamente. Elas não podem retomar a divisão celular normal durante a saída da hibernação”, diz Tomomi Takeuchi, assistente de pesquisa do Laboratório de Pesquisa em Plantas MSU-DOE. “O próprio CHT7 não gera reservas de energia, incluindo o TAG”.
Essas células mutantes também sofrem muitos outros problemas:
- Eles não podem parar seus genes do ciclo celular durante a hibernação. Eles continuam crescendo, são maiores que o normal e muitas células morrem. Em comparação, as células normais param o crescimento quando entram na hibernação.
- Eles continuam se dividindo durante a hibernação, mesmo quando não deveriam. Seus filhos não têm o mesmo tamanho e possuem organelas desorganizadas. A situação é comparável às células cancerosas humanas fora de controle que continuam se dividindo e, por sua vez, formam tumores.
- Eles são mais lentos para retomar as funções de crescimento quando tentam sair da hibernação.
Takeuchi diz que essas mudanças são extremas e prejudiciais às células das algas.
E há evidências crescentes de que o CHT7 não funciona sozinho.
“Achamos que faz parte de um complexo maior de proteínas que controla a hibernação”, diz Takeuchi. “Precisamos examinar como o CHT7 se integra e trabalha com o complexo maior”.
A equipe começou o estudo cortando o CHT7 em partes menores e reinserindo-as no mutante para ver quais partes reverteriam os defeitos. Isso ajudou a destacar as partes críticas para a hibernação e que podem interagir com outras proteínas. O próximo passo é examinar as outras proteínas do complexo.
Richard Cyr, gerente do programa de concessão da National Science Foundation, diz: “A produção de biocombustíveis de plantas superiores sofre de duas desvantagens: um período significativo de crescimento é necessário antes que as sementes possam ser colhidas e tipos específicos de terras agrícolas são necessários para a produção ideal”.
“As algas prometem a produção de precursores de biocombustíveis durante todo o seu crescimento e podem ser cultivadas em lagoas, valas e biorreatores. Antes que a promessa de algas para a produção de biocombustíveis seja realizada, vários obstáculos precisam ser superados. Este trabalho fornece um avanço significativo pelo qual os precursores de biocombustíveis pode ser produzido. “
Benning elogia o estudo. “Este artigo representa um mergulho profundo no funcionamento interno de um importante processo celular. Foi maravilhosamente coreografado e elaborado por Takeuchi como parte de sua tese de doutorado recentemente defendida”, diz ele. “O crédito também recai sobre os outros estudantes envolvidos e a professora Emerita, Barb B. Sears, que tem experiência no organismo de algas tem sido inestimável”.
