藻类有潜力成为高价值生物燃料和油的可持续来源。阻止我们大规模生产藻类原料的一大障碍是，它们在压力大的时候，比如在饥饿的时候，会生产更多的石油。
当有压力时，藻类需要节约能源。它们进入休眠状态，或冬眠，停止生长和细胞分裂功能。它们以淀粉和三酰甘油的形式储存能量。标签是生物燃料的原材料。
当压力过去，藻类就会停止冬眠。它们消耗自己的能量储备，以恢复细胞的生长和分裂。
制造生物燃料的困境是这样的:受到压力的藻类制造更多的标签，但生长缓慢。没有压力的藻类不能产生足够的氧气。了解压力是如何控制冬眠周期的，将有助于我们找到克服这个问题的新方法。
美国密歇根州立大学-多伊分校植物研究实验室主任克里斯托夫·本宁和他的研究团队正试图了解造成这一困境的生物学原因。在他们发表在《植物细胞》杂志上的最新研究中，他们研究了一种帮助藻类冬眠的蛋白质。
一瞥藻类冬眠
该团队正在研究一种突变的藻类，这种藻类在试图从冬眠中苏醒时，降解标签的速度比通常要慢。不知为什么，藻类突变体不能以正常的方式管理冬眠过程。
负责的蛋白质，由于突变而缺失，被称为三酰甘油水解妥协7。它是帮助藻类进入或从冬眠中醒来的系统的一部分。
“当我们从藻类细胞中移除CHT7时，这些细胞就不能正常地进入冬眠状态。它们不能在冬眠结束后恢复正常的细胞分裂。”友美竹内说，研究助理在密歇根州立大学的植物研究实验室。7本身并不产生能量储备，包括标签在内。
这些突变细胞还面临许多其他问题:
- 它们无法在冬眠期间停止它们的细胞周期基因。它们继续生长，比平常更大，许多细胞死亡。相比之下，正常细胞一旦进入冬眠就停止生长。
- 它们在冬眠期间继续分裂，即使它们本不该分裂。它们的后代大小不一，细胞器紊乱，类似于失控的人类癌细胞不断分裂，进而形成肿瘤。
- 当它们试图摆脱冬眠时，恢复增长功能的速度较慢。
竹内说，这些是对藻类细胞的极端、破坏性的变化。
越来越多的证据表明，CHT7并不是单独起作用的。
“我们认为这是控制冬眠的更大的蛋白质复合体的一部分，”竹内说。“我们需要研究CHT7是如何与更大的综合体整合并协同工作的。”
研究小组首先将CHT7切成更小的部分，然后重新插入突变体中，看看哪些部分可以逆转缺陷。这有助于突出冬眠的关键部分，并可能与其他蛋白质相互作用。下一步是检查复合物中的其他蛋白质。
美国国家科学基金会的资助项目经理Richard Cyr说:“从高等植物中生产生物燃料有两个缺点:种子收获前需要一段相当长的生长期，而最优的生产则需要特定类型的农田。”
“藻类可以在生长过程中产生生物燃料前体，可以在池塘、沟渠和生物反应器中培养。在实现藻类用于生物燃料生产的前景之前，需要克服几个障碍。这项工作为生产生物燃料前体提供了重大进展。”
Benning称赞了这项研究。这篇论文对一个重要的细胞过程的内部运作进行了深入的研究。它是由竹内刚完成的博士论文精心编排和起草的。”他说。“这也要归功于其他参与其中的学生和埃默里塔教授，Barb B. Sears，他在藻类生物方面的专业知识是无价的。”
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