テトラトスチチココッカスSP P1のカドミウム耐性と生物蓄積メカニズム：トランスクリプトーム分析からの洞察

カドミウム（CD）は、比較的低い濃度で深刻な問題となっており、生物の毒性、蓄積、および生体栽培のために専門家の注目を集めています。CDには生物学的役割がなく、深刻な健康問題を引き起こします。したがって、CD汚染物質を削減し、環境から除去する必要があります。微細藻類は、既存の治療方法よりも環境に優しいため、廃棄物処理のためのCD吸収の可能性が非常に高く、強力な金属収着選択性があります。この研究では、微細藻類Tetratostichoccus sp。の耐性と能力を評価しました。酸性条件下でCDイオンを除去し、トランスクリプトーム分析に基づいてメカニズムを明らかにするP1。結果は、Tetratostichococcus sp。P1は、100 µmまでのCDの存在下で生存する高いCD耐性があり、半値阻害濃度値であるIC50は57.0μMであり、クロロフィル含有量に基づく成長速度の変化から計算されました。長期のCD暴露は、藻類の藻類の形態と光合成色素に影響を与えました。Tetratostichoccus sp。P1は、1.55 mg G-1乾燥重量の最大取り込みでCDを除去しました。トランスクリプトーム分析により、メタロチオネインなどの金属結合に関連する遺伝子の発現の上方制御が明らかになりました。グループA、グループBトランスポーター、グルタチオンも上方制御されていることが判明しました。遺伝子のダウンレギュレーションは、光合成、ミトコンドリア電子輸送、ABC-2トランスポーター、多糖代謝プロセス、および細胞分裂に関連していた。この研究は、Tetratostichococcus sp。を使用した重金属バイオレメディエーションに関する最初の研究です。P1および廃水における重金属除去のための新しい潜在的な微細藻類株を提供します。[図：テキストを参照]略語：BP：生物学的プロセス。BZIP：基本的なロイシンジッパー。CC：セルラーコンポーネント。CCC1：CA（II）感受性クロス相補的1;CD：カドミウム;CDF：陽イオン拡散促進因子。CHL：クロロフィル;CTR：Cu Transporterファミリー。DAGS：指示された非環式グラフ。degs：差次的に発現した遺伝子。DVR：8-ビニル - レダクターゼであるクロロフィリドジビニル。FPN：フェロポルチン;FTIR：フーリエ変換赤外線;FTR：FE Transporter;Go：Gene Ontology;IC50：成長半分の最大阻害濃度。ICP：誘導結合プラズマ。MF：分子機能;NRAMPS：自然耐性関連のアクファージタンパク質;OD：光学密度。rpkm：100万枚あたりのキロベースあたりの読み取りマッピングされた読み取り。VIT1：液胞鉄輸送体1家族。zips：Zrt-、IRT様タンパク質。

Cadmium (Cd) has become a severe issue in relatively low concentration and attracts expert attention due to its toxicity, accumulation, and biomagnification in living organisms. Cd does not have a biological role and causes serious health issues. Therefore, Cd pollutants should be reduced and removed from the environment. Microalgae have great potential for Cd absorption for waste treatment since they are more environmentally friendly than existing treatment methods and have strong metal sorption selectivity. This study evaluated the tolerance and ability of the microalga Tetratostichococcus sp. P1 to remove Cd ions under acidic conditions and reveal mechanisms based on transcriptomics analysis. The results showed that Tetratostichococcus sp. P1 had a high Cd tolerance that survived under the presence of Cd up to 100 µM, and IC50, the half-maximal inhibitory concentration value, was 57.0 μM, calculated from the change in growth rate based on the chlorophyll content. Long-term Cd exposure affected the algal morphology and photosynthetic pigments of the alga. Tetratostichococcus sp. P1 removed Cd with a maximum uptake of 1.55 mg g-1 dry weight. Transcriptomic analysis revealed the upregulation of the expression of genes related to metal binding, such as metallothionein. Group A, Group B transporters and glutathione, were also found upregulated. While the downregulation of the genes were related to photosynthesis, mitochondria electron transport, ABC-2 transporter, polysaccharide metabolic process, and cell division. This research is the first study on heavy metal bioremediation using Tetratostichococcus sp. P1 and provides a new potential microalga strain for heavy metal removal in wastewater.[Figure: see text]Abbreviations:BP: Biological process; bZIP: Basic Leucine Zipper; CC: Cellular component; ccc1: Ca (II)-sensitive cross complementary 1; Cd: Cadmium; CDF: Cation diffusion facilitator; Chl: Chlorophyll; CTR: Cu TRansporter families; DAGs: Directed acyclic graphs; DEGs: Differentially expressed genes; DVR: Divinyl chlorophyllide, an 8-vinyl-reductase; FPN: FerroportinN; FTIR: Fourier transform infrared; FTR: Fe TRansporter; GO: Gene Ontology; IC50: Growth half maximal inhibitory concentration; ICP: Inductively coupled plasma; MF: molecular function; NRAMPs: Natural resistance-associated aacrophage proteins; OD: Optical density; RPKM: Reads Per Kilobase of Exon Per Million Reads Mapped; VIT1: Vacuolar iron transporter 1 families; ZIPs: Zrt-, Irt-like proteins.