Vi tảo là gì? Các công bố khoa học về Vi tảo

Vi tảo đại diện cho một nhóm vi sinh vật vô cùng đa dạng nhưng có khả năng chuyên môn hóa cao để thích nghi với các môi trường sinh thái khác nhau. Nhiều loài vi tảo có khả năng sản xuất một lượng đáng kể (ví dụ: 20–50% trọng lượng khô tế bào) triacylglycerols (TAG) như một loại lipid dự trữ dưới căng thẳng quang hóa hay các điều kiện môi trường bất lợi khác. Axit béo, thành phần cấu thành của TAGs và tất cả các lipid tế bào khác, được tổng hợp trong lục lạp bằng một tập hợp duy nhất của enzyme, trong đó acetyl CoA carboxylase (ACCase) là yếu tố chính điều chỉnh tỷ lệ tổng hợp axit béo. Tuy nhiên, sự biểu hiện của các gene liên quan đến quá trình tổng hợp axit béo vẫn chưa được hiểu rõ ở vi tảo. Sự tổng hợp và phân tách TAG vào các thể lipid bào tương dường như là cơ chế bảo vệ mà các tế bào tảo sử dụng để ứng phó với các điều kiện căng thẳng, nhưng ít được biết về việc điều chỉnh sự hình thành TAG ở mức độ phân tử và tế bào. Trong khi khái niệm sử dụng vi tảo như một nguồn nguyên liệu sinh khối giàu lipid thay thế và tái tạo cho nhiên liệu sinh học đã được khám phá trong vài thập kỷ qua, hệ thống có thể mở rộng và khả thi về kinh tế vẫn chưa hình thành. Hiện nay, việc sản xuất dầu tảo chủ yếu giới hạn ở các loại dầu chất lượng cao có giá trị dinh dưỡng hơn là các loại dầu hàng hóa cho nhiên liệu sinh học. Bài đánh giá này cung cấp tóm tắt ngắn gọn về kiến thức hiện tại của vi tảo giàu dầu và quá trình tổng hợp axit béo và TAG của chúng, các hệ thống mô hình tảo và cách tiếp cận gen để hiểu rõ hơn việc sản xuất TAG, cũng như cái nhìn lịch sử và hướng đi cho nghiên cứu và thương mại hóa nhiên liệu sinh học dựa trên vi tảo.

Một kỹ thuật được phát triển để thu được các phương trình tốc độ và các thông số động học mô tả sự phân hủy nhiệt của nhựa từ dữ liệu TGA. Phương pháp này dựa trên việc so sánh giữa các thí nghiệm được thực hiện ở các tốc độ gia nhiệt tuyến tính khác nhau. Bằng cách này, có thể xác định năng lượng kích hoạt của một số quá trình mà không cần biết dạng phương trình động học. Kỹ thuật này đã được áp dụng cho nhựa phenolic gia cố fiberglass CTL 91-LD, trong đó phương trình tốc độ - (1/w_e)(dw/dt) = 10¹⁸ e^−55,000/RT [(w ‐ w_f)/w₀,]⁵, nr.⁻¹, đã được tìm thấy áp dụng cho phần lớn của sự phân hủy. Phương trình đã được thử nghiệm thành công bằng nhiều kỹ thuật khác nhau, bao gồm so sánh với dữ liệu nhiệt độ không đổi có sẵn trong tài liệu. Năng lượng kích hoạt được cho là chính xác trong khoảng 10 kcal.

Werner, Sabine và Richard Grose. Điều hòa quá trình lành vết thương bằng các yếu tố tăng trưởng và cytokine. Physiol Rev 83: 835–870, 2003; doi:10.1152/physrev.00032.2002.—Quá trình lành vết thương trên da là một quá trình phức tạp bao gồm đông máu, viêm nhiễm, hình thành mô mới và cuối cùng là tái tạo mô. Quá trình này đã được mô tả rõ ràng ở cấp độ mô học, nhưng các gen điều tiết sự hồi phục của da chỉ được xác định một phần. Nhiều nghiên cứu thực nghiệm và lâm sàng đã chứng minh những tác động đa dạng, nhưng trong hầu hết các trường hợp là tích cực, của các yếu tố tăng trưởng ngoại sinh đối với quá trình lành vết thương. Tuy nhiên, vai trò của các yếu tố tăng trưởng nội sinh phần lớn vẫn chưa rõ. Các phương pháp ban đầu nhằm giải quyết câu hỏi này tập trung vào phân tích biểu hiện của các yếu tố tăng trưởng, cytokine và các thụ thể của chúng trong các mô hình vết thương khác nhau, với dữ liệu chức năng đầu tiên được thu thập thông qua việc áp dụng kháng thể trung hòa cho các vết thương. Trong những năm gần đây, sự xuất hiện của chuột được biến đổi gen đã cho phép làm sáng tỏ chức năng của các gen khác nhau trong quá trình lành vết thương, và các nghiên cứu này đã làm sáng tỏ vai trò của các yếu tố tăng trưởng, cytokine và các tác nhân hiệu ứng thứ cấp trong sự hồi phục vết thương. Bài tổng quan này tóm tắt các kết quả nghiên cứu biểu hiện đã được thực hiện trên chuột, lợn và người để xác định vị trí của các yếu tố tăng trưởng và các thụ thể của chúng trong các vết thương da. Quan trọng nhất, chúng tôi cũng báo cáo về các nghiên cứu di truyền nhằm giải thích chức năng của các yếu tố tăng trưởng nội sinh trong quá trình hồi phục vết thương.

Đa dạng vi khuẩn trong các mẫu môi trường thường được đánh giá bằng cách sử dụng các trình tự gen 16S rRNA (16S) khuếch đại bằng PCR. Tuy nhiên, sự đa dạng được cảm nhận có thể bị ảnh hưởng bởi việc chuẩn bị mẫu, việc lựa chọn mồi và hình thành các sản phẩm khuếch đại 16S chimeric. Chimera là các sản phẩm lai tạo giữa nhiều trình tự gốc có thể bị diễn giải sai là các sinh vật mới, do đó làm gia tăng sự đa dạng rõ ràng. Chúng tôi đã phát triển một công cụ phát hiện chimera mới gọi là Chimera Slayer (CS). CS phát hiện các chimera với độ nhạy lớn hơn so với các phương pháp trước đây, hoạt động tốt trên các trình tự ngắn như những trình tự được tạo ra bởi máy giải trình tự Genome của 454 Life Sciences (Roche), và có thể mở rộng đến các bộ dữ liệu lớn. Bằng cách so sánh hiệu suất CS với các trình tự từ một hỗn hợp DNA kiểm soát của các sinh vật đã biết và một tập hợp chimera được mô phỏng, chúng tôi cung cấp những hiểu biết về các yếu tố ảnh hưởng đến sự hình thành chimera như sự phong phú của trình tự, mức độ tương đồng giữa các gen 16S và điều kiện PCR. Các chimera được phát hiện có xu hướng hình thành lại giữa các lần khuếch đại độc lập và góp phần vào những nhận thức sai lệch về sự đa dạng của mẫu cũng như việc nhận dạng sai các loại mới, với các loài ít phong phú cho thấy tỷ lệ chimera vượt quá 70%. Các trình tự metagenomic không mục tiêu của cộng đồng mô phỏng của chúng tôi dường như không có chimera 16S, hỗ trợ một vai trò của metagenomics trong việc xác nhận các sinh vật mới được phát hiện trong các khảo sát trình tự mục tiêu.

Ba mươi chủng vi sinh tảo đã được sàng lọc trong phòng thí nghiệm để đánh giá năng suất sinh khối và hàm lượng lipid của chúng. Bốn chủng (hai chủng biển và hai chủng nước ngọt), được lựa chọn vì tính ổn định, năng suất cao và hàm lượng lipid tương đối cao, đã được nuôi cấy trong điều kiện thiếu nitơ trong ống khí 0.6L. Chỉ có hai chủng vi sinh tảo biển tích lũy lipid dưới những điều kiện như vậy. Một trong số đó, tảo eustigmatophyte Nannochloropsis sp. F&M-M24, đã đạt được 60% hàm lượng lipid sau khi thiếu nitơ, được nuôi trong photobioreactor phẳng 20L để nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ bức xạ và sự thiếu hụt dinh dưỡng (nitơ hoặc phốt pho) đến sự tích lũy axit béo. Hàm lượng axit béo tăng lên với cường độ bức xạ cao (đến 32.5% sinh khối khô) và theo cả sự thiếu hụt nitơ và phốt pho (lên đến khoảng 50%). Để đánh giá tiềm năng sản xuất lipid dưới ánh sáng mặt trời tự nhiên, chủng này đã được nuôi ngoài trời trong các photobioreactor tấm xanh 110L ở cả điều kiện cung cấp và thiếu hụt dinh dưỡng. Năng suất lipid tăng từ 117 mg/L/ngày trong môi trường cung cấp dinh dưỡng (với năng suất sinh khối trung bình 0.36 g/L/ngày và 32% hàm lượng lipid) lên 204 mg/L/ngày (với năng suất sinh khối trung bình 0.30 g/L/ngày và hơn 60% hàm lượng lipid cuối cùng) trong môi trường thiếu nitơ. Trong một quy trình nuôi cấy hai giai đoạn (một giai đoạn cung cấp dinh dưỡng để sản xuất giống sau đó là một giai đoạn thiếu hụt nitơ để thúc đẩy tổng hợp lipid), tiềm năng sản xuất dầu có thể được dự đoán là hơn 90 kg trên mỗi hectare mỗi ngày. Đây là báo cáo đầu tiên ghi nhận sự gia tăng cả hàm lượng lipid và năng suất lipid theo diện tích đạt được thông qua việc thiếu hụt dinh dưỡng trong một nền văn hóa tảo ngoài trời. Các thí nghiệm cho thấy eustigmatophyte biển này có tiềm năng sản xuất hàng năm đạt 20 tấn lipid mỗi hectare trong khí hậu Địa Trung Hải và hơn 30 tấn lipid mỗi hectare ở các khu vực nhiệt đới nắng gắt. Biotechnol. Bioeng. 2009;102: 100–112. © 2008 Wiley Periodicals, Inc.

Mối quan hệ giữa sự tăng sinh tế bào và biểu hiện tạm thời của các gen đặc trưng cho một chuỗi phát triển liên quan đến sự phân hóa của tế bào xương đã được xem xét trong các văn hóa tế bào diploid nguyên phát của tế bào tạo xương lấy từ vỏ sọ thai nhi bằng cách sử dụng kết hợp hình ảnh tự phóng xạ, hóa sinh, hóa học mô và các thí nghiệm mRNA về sự tăng trưởng của tế bào tạo xương và các gen kiểu hình. Những thay đổi trong biểu hiện gen xác định một chuỗi phát triển có 1) ba giai đoạn chính: tăng sinh, sự trưởng thành của matrik ngoại bào và khoáng hóa; và 2) hai điểm kiểm soát mà tế bào có thể tiến triển nhưng không thể qua được mà không có dấu hiệu thêm: điểm đầu tiên là khi sự tăng sinh bị điều chỉnh giảm và biểu hiện gen liên quan đến sự trưởng thành của matrik ngoại bào được kích thích, và điểm thứ hai là khi xảy ra khoáng hóa. Ban đầu, các tế bào đang tăng sinh tích cực, biểu hiện các gen điều chỉnh chu kỳ tế bào và tăng trưởng tế bào, sản xuất một matrik ngoại bào loại fibronectin/collagen loại I. Một mối quan hệ đối kháng và kết hợp chức năng giữa sự suy giảm hoạt động tăng sinh và sự kích thích tiếp theo của các gen liên quan đến sự trưởng thành của matrik và khoáng hóa được hỗ trợ bởi 1) một chuỗi sự kiện tạm thời mà trong đó có sự biểu hiện tăng cường của phosphatase kiềm ngay sau giai đoạn tăng sinh, và sau đó là sự biểu hiện tăng của osteocalcin và osteopontin vào thời điểm bắt đầu khoáng hóa; 2) sự biểu hiện tăng của một tập hợp cụ thể các dấu hiệu kiểu hình tế bào tạo xương, bao gồm phosphatase kiềm và osteopontin, khi sự tăng sinh bị ức chế bởi hydroxyurea; và 3) mức độ biểu hiện của các dấu hiệu tế bào tạo xương tăng cường theo một chức năng của việc lắng đọng collagen được kích thích bởi acid ascorbic, gợi ý rằng matrik ngoại bào góp phần vào cả việc ngưng hoạt động tăng sinh và sự phát triển kiểu hình tế bào tạo xương.

Anthocyanins là một loại flavonoid có trong các loại trái cây và rau củ, tạo ra màu sắc từ đỏ tươi đến xanh lam cho chúng. Cho đến nay, đã có hơn 635 loại anthocyanins được xác định trong tự nhiên, với sáu loại cốt lõi phổ biến và nhiều kiểu glycosylation và acylation khác nhau. Sự tiêu thụ anthocyanins từ chế độ ăn uống cao hơn so với các flavonoid khác nhờ vào sự phân bố rộng rãi của chúng trong các vật liệu thực vật. Dựa vào nhiều nghiên cứu trên dòng tế bào, mô hình động vật và thử nghiệm lâm sàng trên người, đã được đưa ra gợi ý rằng anthocyanins có hoạt tính chống viêm và chống ung thư, phòng ngừa bệnh tim mạch, kiểm soát béo phì và làm giảm bệnh tiểu đường, tất cả đều ít nhiều liên quan đến đặc tính chống oxy hóa mạnh mẽ của chúng. Bằng chứng cho thấy sự hấp thu của anthocyanins xảy ra ở dạ dày và ruột non. Việc hấp thu vào mô biểu mô dường như rất hiệu quả, nhưng việc vận chuyển vào tuần hoàn, phân bố trong mô và thải ra qua nước tiểu lại rất hạn chế. Hoạt tính sinh học của anthocyanins khả dụng sinh học nên được tập trung nghiên cứu trong tương lai về các tác động tăng cường sức khỏe có khả năng của chúng.

The human gut is colonized with a vast community of indigenous microorganisms that help shape our biology. Here, we present the complete genome sequence of the Gram-negative anaerobe Bacteroides thetaiotaomicron , a dominant member of our normal distal intestinal microbiota. Its 4779-member proteome includes an elaborate apparatus for acquiring and hydrolyzing otherwise indigestible dietary polysaccharides and an associated environment-sensing system consisting of a large repertoire of extracytoplasmic function sigma factors and one- and two-component signal transduction systems. These and other expanded paralogous groups shed light on the molecular mechanisms underlying symbiotic host-bacterial relationships in our intestine.