La dynamique complexe des proliférations de diatomées, influencée par une myriade de facteurs externes et de signaux internes, continue de fasciner les scientifiques. Après avoir reconnu le rôle potentiel de la perception de la densité et de la signalisation intracellulaire dans la détermination de ces phénomènes, les chercheurs ont commencé à élucider les bases moléculaires de la régulation de la densité de la population de diatomées.
Récemment, une équipe de recherche dirigée par le professeur Wang Guangce de l’Institut d’océanologie de l’Académie chinoise des sciences (IOCAS) a rapporté le rôle important de la diatomée marine SLC24A dans la perception et la régulation du signal de densité de population.
L’étude a été publiée dans La revue ISME.
Les chercheurs ont méticuleusement identifié et ciblé les gènes potentiels impliqués dans la signalisation de densité, aboutissant à la découverte du gène central PtSLC24A. Deux mutants knock-out PtSLC24A de Phaeodactylum tricornutum ont été obtenus à l’aide de la technologie d’édition génique CRISPR/Cas9.
Les mesures de concentration intracellulaire de Ca2+ ont indiqué que la densité cellulaire pouvait induire des réponses Ca2+ et que l’inactivation de PtSLC24A augmentait la concentration intracellulaire de Ca2+. La modélisation structurelle tridimensionnelle et les calculs de simulation de la protéine PtSLC24A ont soutenu sa fonction de transport du Ca2+.
Les résultats ont montré qu’une densité élevée pouvait induire l’apoptose cellulaire et que l’inactivation de PtSLC24A exacerbait ce phénomène. PtSLC24A a également affecté l’expression de gènes dépendants de la densité à différentes densités cellulaires.
Au-delà du laboratoire, la pertinence écologique de SLC24A a été soulignée par sa distribution omniprésente sur les sites Tara Oceans, avec des modèles d’expression en corrélation positive avec la teneur en chlorophylle de différents taxons de phytoplancton marin.
« Ces résultats soulignent le rôle central de la signalisation Ca2+ médiée par SLC24A dans la médiation des réponses dépendantes de la densité dans les écosystèmes marins naturels et fournissent des informations essentielles sur les implications écologiques de la dynamique des populations de diatomées », a déclaré le Dr Gu Wenhui, auteur correspondant de l’étude.
Sur la base de données de génétique moléculaire, de physiologie cellulaire, de biologie structurale computationnelle et de données marines in situ, un mécanisme de transduction de signal intracellulaire médié par le Ca2+ pour les signaux de densité cellulaire de diatomées marines a été proposé.
Selon le modèle, lorsque les cellules reçoivent des signaux chimiques transportant des signaux de densité de population, PtSLC24A sur la membrane cellulaire accélère l’efflux de Ca2+ intracellulaire pour maintenir un niveau de Ca2+ intracellulaire spécifique et transmet des signaux de densité de manière intracellulaire, puis régule les processus physiologiques, y compris l’apoptose cellulaire. et finalement affecter le sort de la population.
En décrivant un mécanisme de transduction de signalisation intracellulaire médié par le Ca2+ facilité par PtSLC24A, l’étude fait non seulement progresser notre compréhension de la dynamique de la prolifération des diatomées, mais a également de profondes implications pour la culture à haute densité de microalgues pour des applications industrielles.
Plus d’information:
Xuehua Liu et al, échange de calcium médié par SLC24A en tant que composant indispensable de la voie de signalisation basée sur la densité des cellules de diatomées, La revue ISME (2024). DOI : 10.1093/ismejo/wrae039