Estudio de la conexión de la autofagia con el metabolismo de lípidos en el alga verde unicelular Chlamydomonas reinhardtii

Abstract

[EN] Autophagy is a conserved catabolic process in eukaryotic organisms by which cells degrade or recycle internal constituents under stress or optimal conditions to produce new macromolecules or energy. Chamydomonas reinhardtii, in which autophagy process is conserved, is a unicellular green alga commonly used as a model organism for photosynthesis research. Recently, its importance has grown up commercially and biotechnologically because of its application in biofuel production, as this organism is able to synthetize triacylglycerols (TAGs). Due to its high potential, a number of recent studies have been reported to understand the parameters involved in lipids synthesis. In this context, it is known that the starch-deficient mutant strain, sta6, accumulates more lipids than wild type cells. Furthermore, lipid levels increase when cells are grown under nitrogen deficiency. The lack of nitrogen generates stress which in turn triggers autophagy. The relationship between autophagy, starch and lipid metabolism is analyzed in this work. Here, we report that starch deficiency in cells growing with or without nitrogen does not induce autophagy. However, when cells were treated with cerulenin, a fatty acids synthase inhibitor, autophagy is induced because of fatty acids profile modification and especially because of the decrease of the glucolipid MGDG, which is part of thylakoid membranes and photosystems. The relationship between autophagy and MGDG fall has never been described before.

[ES] La autofagia es un proceso catabólico de degradación y reciclado de componentes celulares internos conservado en eucariotas que se produce ante un estrés o condiciones óptimas de crecimiento para generar nuevas macromoléculas o energía. Chlamydomonas reinhardtii es una microalga verde unicelular muy utilizada en el laboratorio como organismo modelo para estudios fotosintéticos y en la que está conservado este proceso. Recientemente, ha cobrado interés a nivel biotecnológico y comercial debido a su aplicación en biocombustibles, ya que son capaces de producir Triacilgliceroles (TAGs). Desde que se demostró el gran potencial de estas microalgas, se han realizado diversos estudios para concretar los parámetros que afectan a su síntesis. En este contexto, se conoce que la estirpe mutante en la síntesis de almidón, sta6, acumula más lípidos que la estirpe silvestre y que este contenido aumenta en medio en deficiencia de nitrógeno, condición de estrés que activa la autofagia. En este trabajo se ha investigado la relación de la autofagia con la producción de almidón y la acumulación de lípidos. Nuestros resultados indican que la ausencia de almidón en medio con y sin nitrógeno no induce la autofagia. Sin embargo, al tratar con cerulenina, compuesto inhibidor de la ácido graso sintasa, la autofagia se induce debido a la modificación del perfil de ácido grasos de la célula y, sobre todo, debido a la reducción del glucolípido MGDG, lípido presente en la membrana tilacoidal y en los fotosistemas. Esta relación entre la inducción de la autofagia y la disminución en los niveles de MGDG no ha sido descrita hasta el momento en ningún sistema.