Геномный CRISPR-скриннинг выявляет, как диатомовые водоросли процветают при динамическом освещении

Диатомовые водоросли представляют собой чрезвычайно разнообразную группу водорослей с непропорционально большим вкладом в глобальное первичное продуктивность и морское секвестирование углерода. Они являются фототрофами красной линии сложного эндосимбиотического происхождения и поэтому эволюционно расходятся с растениями и другими фототрофами зелёной линии, которые обычно служат моделями фотосинтеза. Чтобы ускорить выявление уникальных особенностей биологии диатом, мы разработали геномный CRISPR/Cas9-скриннинг в морской диатоме Phaeodactylum tricornutum. Динамические условия освещения характерны для богатых питательными веществами, хорошо перемешанных морских сред, в которых процветают диатомы. Библиотека мутантов P. tricornutum была выращена в разных режимах освещения, включая как высокую интенсивность, так и флуктуирующее освещение. Мы выявили широкий набор генов, необходимых для выживания именно при динамическом освещении, включая эффекторы циклического электронного потока (CEF) и ферменты, катализирующие посттрансляционные модификации ферментов цикла Кальвина. Среди генов неизвестной функции, обнаруженных в скриннинге, мы показали, что эксклюзивный для красной линии ген STROBE1 является усилителем CEF, необходимым для CEF-зависимого формирования транс-тилакоидного протонного градиента. STROBE1 и другие гены, идентифицированные в этом скриннинге, раскрывают неожиданные механизмы, лежащие в основе адаптации диатом к динамическим условиям освещения. Этот геномный генетический скриннинг в P. tricornutum ускорит непредвзятое открытие новых функций генов в этих экологически важных организмах.