Zet met CRISPR-Cas9 de rem op één transcriptiefactor en algen gaan tweemaal zo veel lipides produceren zonder dat ze er langzamer door gaan groeien. Door dit soort ingrepen wordt biodieselproductie door algen misschien nog wel eens rendabel, melden Eric Moellering en collega’s van Synthetic Genomics in La Jolla, California, vandaag in Nature Biotechnology.

Het is vooral goed nieuws omdat de alg in kwestie, Nannochloropsis gaditana, van nature al veel meer lipides kan produceren dan de meeste andere soorten. Er zijn proeven gedaan waarbij die lipides na afloop 60% van het droge gewicht uitmaakten. Alleen lukte het tot nu toe nooit om door genetische ingrepen die productie nog verder op te voeren. De successen die op dit gebied zijn geboekt, betroffen algensoorten die van zichzelf weinig lipides produceren. En twee keer bijna niks is nog steeds niet veel.

Bekend is echter dat N. gaditana wél meer lipides gaat produceren als je hem op een stikstofarm dieet zet. Dat gaat ten koste van de groei zodat je er qua opbrengst niet veel mee opschiet. Er moet dus ergens een signaalmolecuul zijn dat stikstofgebrek vertaalt naar extra lipidenproductie.

Bij Synthetic Genomics, de commerciële tak van het imperium van bacterieconstructeur Craig Venter, hebben ze nu uitgezocht wat er bij stikstofgebrek precies gebeurt met de genetische expressie van N. gaditana. Ze vonden 701 genen die dan op een laag pitje worden gezet. Twintig bleken te coderen voor transcriptiefactoren, en de onderzoekers gokten dat het gezochte signaalmolecuul daar tussen zou zitten.

Met CRISPR-Cas9 lukte het om er achttien van de twintig één voor één uit te schakelen. En één van de gemodificeerde algen bleek inderdaad driemaal zo veel lipides te gaan produceren als normaal. Nadeel was dat hij na een tijdje terugzakte naar een productieniveau dat onder dat van de oorspronkelijke alg zat.

De oplossing bleek te zijn dat je het genoom zo moet wijzigen dat de aanmaak van die transcriptiefactor alleen maar wordt gehinderd, en niet helemaal onmogelijk wordt gemaakt. Die aanpak leverde een stam genaamd ZnCys-RNAi-7 op die in semicontinubedrijf tweemaal zo veel lipides aflevert als normaal, zonder dat dat ten koste gaat van de rest van de celbiologie.

Wat er dan precies met die algen gebeurt is nog niet duidelijk, maar het lijkt er op dat de transcriptiefactor te maken heeft met de opname van stikstof uit de omgeving. Door hem te remmen creëer je een kunstmatig stikstoftekort. Die stikstof is wel nodig voor eiwitten maar niet voor lipides, en de alg sluist dus een groter deel van de dankzij fotosynthese beschikbare koolstof door naar de lipideproductie. Het verschil met een écht stikstoftekort is kennelijk dat je via het DNA dit effect beter kunt inregelen.

bron: Nature Biotechnology