Nieuw onderzoek toont aan dat een bacterie- en veelbelovende microbiële celfabriek niet meteen stilvalt als ze geen stikstof krijgen, maar 'wacht' tot het absoluut noodzakelijk is om te stoppen met functioneren.

De studie, gepubliceerd door een team, waaronder de Universiteit van Plymouth, gericht op eencellige cyanobacteriën, die belangrijke organismen zijn voor de gezondheid en groei van veel planten, omdat ze een van de weinige groepen organismen zijn die inerte atmosferische stikstof in een organische vorm kunnen omzetten.

Om beter te begrijpen hoe ze werken, wetenschappers hebben hun gedrag in de gaten gehouden wanneer ze geen stikstof meer hadden - met name kijkend naar transcriptiefactoren; de apparaten die de activiteit van de genen regelen.

Nu heeft het team ontdekt dat een bepaalde transcriptiefactor, bekend als NtcA, wacht op signalen om zijn werk uit te voeren wanneer hij geen stikstof meer heeft. in plaats van onmiddellijk te handelen - wat een groot aantal vragen oproept over hoe deze cruciale bacteriën functioneren.

Matthias Futschik, Professor in bio-informatica aan de Plymouth University Peninsula Schools of Medicine and Dentistry, maakte deel uit van het onderzoeksteam, en zei:"Als een plant geen stikstof meer heeft, een veelvoorkomende factor is dat de bladeren 'geel' worden, waaruit blijkt dat de fotosynthese is gestopt. Dit gebeurt ook in cyanobacteriën, die het fotosynthetische apparaat creëerde dat nu door planten wordt gebruikt.

"Cyanobacteriën voeren zuurstofrijke fotosynthese uit en spelen een sleutelrol in de wereldwijde koolstof- en stikstofcycli, dus het is van vitaal belang dat we zoveel mogelijk begrijpen over hoe ze werken.

"We waren zeer verrast om substantiële NtcA-binding te vinden geassocieerd met vertraagde expressieveranderingen, wat aangeeft dat NtcA zich in een evenwichtige toestand kan bevinden die wordt gecontroleerd door andere factoren. We dachten eerder dat de transcriptiefactoren meteen inwerkten, maar we begrijpen nu dat ze wachten. Wij geloven dat dit "wachten" de sleutel is tot succes in hun natuurlijke omgeving, waar voedingsstoffen zoals stikstof vaak fluctueren.

"Geconfronteerd met een gebrek aan stikstof, een cyanobacterie moet beslissen of hij in winterslaap gaat, die gepaard gaat met een ernstige verandering in het metabolisme, of niet. Het probleem is dat een gebrek aan stikstof in hun leefgebied een paar minuten kan duren, waarin in winterslaap gaan schadelijk zou zijn, vooral als de andere cyanobacteriën eromheen blijven groeien en delen, of het gebrek aan stikstof duurt maanden, waarin winterslaap de enige manier is om te overleven.

"Het doet me denken aan de situatie als je op het platteland gaat wandelen en het begint te regenen - niet helemaal ongewoon hier. Je wilt je niet omdraaien bij de eerste regendruppels, maar je wilt ook niet wachten totdat er een volledige storm op je afkomt.

"Om te zien dat cyanobacteriën een uitweg uit dit dilemma hebben gevonden, is fascinerend en maakt ze veel uitgebreider dan we eerder dachten.

"We proberen nu uit te zoeken hoe de cyanobacteriën hun timing goed krijgen wanneer ze de verbintenis aangaan om te overwinteren - of om op de foto te blijven van de wandelaar, wanneer te beslissen om het een dag te noemen en uit de regen te komen."

De volledige studie is getiteld "Identificatie van de directe regulon van NtcA tijdens vroege acclimatisatie aan stikstofgebrek in de cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803, " en is verkrijgbaar in Onderzoek naar nucleïnezuren