Genetická přeměna trofizmu rozsivky

Rozsivky (jednobuněčné řasy s křemičitou skořápkou) se využívají v potravinářství jako zdroj beta-karotenu a mastných kyselin, slouží jako potrava při kultivaci ryb či krevet a hodí se i k výrobě biochemikálií. Vědci z Martek Biosciences Corporation v marylandské Columbii a z Carnegie Institution of Washington v kalifornském Stanfordu zavedli do rozsivky (Phaeodactylum tricornutum) gen kódující transportér glukózy glut1, a tím této rostlině zásadně změnili metabolizmus. Předtím získávala energii pouze fotosyntézou, po transformaci však byla schopna růst ve tmě a živit se exogenní glukózou.

Vnášený gen byl získán z lidských červených krvinek (erytrocytů). Umístění transportéru glukózy v buňce rozsivky bylo testováno konstruktem genu se zeleným fluoreskujícím proteinem. Fluorescence prokázala, že se transportér glukózy vyskytuje na samém obvodu přeměněné rozsivky. Glukózu tato rozsivka přijímala přibližně stejnou rychlostí, jakou ji přijímají lidské erytrocyty. Navíc byla schopna žít i na světle a živit se fotosyntézou jako dřív. Pak sice rostla jenom jako obyčejná (netransformovaná) rozsivka, ale když se jí (i na světle) přidala glukóza, její růst se výrazně zrychlil.

Transformovanou rozsivku lze úspěšně kultivovat v mikrobiálních fermentorech za průběžného přidávání glukózy. Nárůst biomasy je desetinásobný až padesátinásobný oproti nárůstu při pěstování v otevřeném fotosyntetickém systému, a navíc ve fermentoru (na rozdíl od otevřeného systému) nehrozí kontaminace potravinářsky nežádoucími mikroorganizmy. Výsledná cena heterotrofně a fototrofně získané biomasy rozsivek se přitom nemusí příliš lišit. Z teoretického hlediska pokusy prokázaly, že buňky tohoto druhu rozsivky obsahují celý enzymatický aparát potřebný pro glykolýzu a na zásadní přeměnu metabolizmu stačí zavést jediný gen. (Science 292, 2073–2075, 2001)