オレイギン微量藻類ナンノクロプシスSP PJ12における脂質およびトランスクリプトームプロファイリングによって明らかにされたリン誘発脂質クラスの変化

植物プランクトンは海洋生態系の主要な生産者であり、リンはしばしばその成長の制限要因です。したがって、それらは、膜リン脂質をリンを含まない脂質に置き換えることにより、リンリンをリサイクルする戦略を進化させました。ただし、脂質クラスを置き換えるメカニズムはよく理解されていません。理解を向上させるために、オレイギン海洋微量藻類nannochloropsis sp。PJ12リン枯渇（PD）および補充に応じて。この研究では、（タンデム質量分析を備えた液体クロマトグラフィーカップル）LC-MS/MSベースのリピドーム分析を使用することにより、膜リン脂質レベルがPDで大幅に減少し、リンを含まないベタイン脂質レベルが増加することを示します。ただし、リンを含まない光合成のガラクト脂質および硫酸化のレベルは、PDでは増加しておらず、光合成活性の​​低下と一致しています。RNA-seqベースのトランスクリプトーム分析は、リン脂質リサイクルおよびリンを含まない脂質合成に関与する酵素が上方制御され、脂質分析をサポートすることを示しています。さらに、PD上のFASII（II型脂肪酸合成）伸長サイクルに関与する酵素は、転写的にダウンレギュレートされています。PD上のEPA（エイコサペンタエン酸）レベルの低下は、GC-MS（質量分析と組み合わせたガスクロマトグラフィー）とLC-MS/MSベースの脂質分析の両方によって明らかになります。PD誘発性の変化は、リン補充後に逆転します。まとめると、我々の結果は、リンの環境変化に伴う脂質クラスの変化が、ナンノクロプシスsp。PJ12。

Phytoplankton are primary producers in the marine ecosystem, where phosphorus is often a limiting factor of their growth. Hence, they have evolved strategies to recycle phosphorus by replacing membrane phospholipids with phosphorus-free lipids. However, mechanisms for replacement of lipid classes remain poorly understood. To improve our understanding, we performed the lipidomic and transcriptomic profiling analyses of an oleaginous marine microalga Nannochloropsis sp. PJ12 in response to phosphorus depletion (PD) and replenishing. In this study, by using (liquid chromatography couple with tandem mass spectrometry) LC-MS/MS-based lipidomic analysis, we show that membrane phospholipid levels are significantly reduced upon PD, while phosphorus-free betaine lipid levels are increased. However, levels of phosphorus-free photosynthetic galactolipid and sulfolipid are not increased upon PD, consistent with the reduced photosynthetic activity. RNA-seq-based transcriptomic analysis indicates that enzymes involved in phospholipid recycling and phosphorus-free lipid synthesis are upregulated, supporting the lipidomic analysis. Furthermore, enzymes involved in FASII (type II fatty acid synthesis) elongation cycle upon PD are transcriptionally downregulated. EPA (eicosapentaenoic acid) level decrease upon PD is revealed by both GC-MS (gas chromatography coupled with mass spectrometry) and LC-MS/MS-based lipidomic analyses. PD-induced alteration is reversed after phosphorus replenishing. Taken together, our results suggest that the alteration of lipid classes upon environmental change of phosphorus is a result of remodeling rather than de novo synthesis in Nannochloropsis sp. PJ12.